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国内铝基板发展的现状与国际先进水平的差距分析

返回列表 来源:华尔康 浏览:0 发布日期:2019-03-18 13:52:36【

 国内铝基板发展的现状与国际先进水平的差距分析

 
 
    热量是LED 和其它硅类半导体的大敌。随着电子工业的飞速发展,电子产品的体积越来越小,功率密度越来越大,如何寻求散热及结构设计的最佳方法,就成为当今电子工业设计的一个巨大的挑战。铝基板无疑是解决散热问题的有效手段之一。
    
一、铝基板性能特征介绍
    铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板,它由独特的三层结构所组成,分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。
    铝基板工作原理:功率器件表面贴装在电路层,器件运行时所产生的热量通过绝缘层快速传导到金属基层,然后由金属基层将热量传递出去,从而实现对器件的散热与传统的FR-4 相比,铝基板能够将热阻降至最低,使铝基板具有极好的热传导性能;与厚膜陶瓷电路相比,它的机械性能又极为优良。此外,铝基板还有如下独特的优势:
    Ø 符合 RoHs 要求;
    Ø 更适应于 SMT 工艺;
    Ø 在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理,从而降低模块运行温度,延长使用寿命,提高功率密度和可靠性;
    Ø 减少散热器和其它硬件(包括热界面材料)的装配,缩小产品体积,降低硬件及装配成本;
    Ø 将功率电路和控制电路最优化组合;
    Ø 取代易碎的陶瓷基板,获得更好的机械耐久力。
    绝缘层
    绝缘层是铝基板最核心的技术,主要起到粘接,绝缘和导热的功能。铝基板绝缘层是功率模块结构中最大的导热屏障。绝缘层热传导性能越好,越有利于器件运行时所产生热量的扩散,也就越有利于降低器件的运行温度,从而达到提高模块的功率负荷,减小体积,延长寿命,提高功率输出等目的。
 
    金属基层
    绝缘金属基板采用何种金属,需要取决于金属基板的热膨胀系数,热传导能力,强度,硬度,重量,表面状态和成本等条件的综合考虑。
一般情况下,从成本和技术性能等条件来考虑,铝板是比较理想的选择。可供选择的铝板有6061,5052,1060 等。如果有更高的热传导性能、机械性能、电性能和其它特殊性能的要求,铜板、不锈钢板、铁板和硅钢板等亦可采用。
  
  二、国内外铝基板的现状以及所存在的差距
    国内从20 世纪80 年代末期由国营第704 厂开始率先研制铝基板,很快有商品化产品面世。当时主要应用于STK 系列功率放大混合集成电路,摩托车以及汽车电子等领域,为相关产业的发展作出了贡献。经过将近20 年的发展,我国铝基板的发展步入了快速发展的轨道。据有关数据统计,目前国内从事铝基板生产企业大约接近20 家。
    近两年来,大功率LED 照明顺应了节能环保的潮流,获得高速发展,为铝基板的快速增长注入了强大的推动力,一时之间,全国各地掀起了铝基板的风潮。在此,着重分析一下LED 所用铝基板的状况。
    事实上,LED 在市场上已经应用很长时间了,其应用领域主要集中在掌上电脑(PDA),手提电话,以及其他消费类电子市场。这些产品的寿命相对较短,LED 的寿命不是主要问题,因为在LED 寿命到期之前,这些产品就已经报废或过时了。随着近年来LED 设计和工艺技术的不断进步,推动LED 的亮度不断提高,以便与白炽灯,荧光灯,甚至卤素灯展开竞争。像大多数电子器件一样,热量也是LED 的最大的威胁。尽管多数人认为LED 不发热,其实相对于它的体积来说,LED 产生的热量是很大的。热量不仅影响LED 的亮度,也改变了光的颜色,最终会导致LED 失效,因此,为了防止LED 热量的累积正变得越来越重要。保持LED 长时间的持续高亮度的关键是采用最先进的热量管理材料,采用高导热性能的铝基板就是其中的要素之一。
    在一个典型的LED 结构中,LED 产生的热量通过绝缘层传导到金属基板,再经过热界面材料传导到散热器,这样就能将LED 所产生的绝大部分热量通过对流的方式扩散到周围的空气中。然而大多数的铝基板绝缘层具有很小的热传导性甚至没有导热性,这样就使得热量不能从LED 传导到散热片(金属基板),无法实现整个散热通道畅通。这样,LED 的热累积很快就会导致LED 失效。而具有高导热性绝缘层的铝基板,就很好解决了这个问题。从而确保LED 最低的运行温度,最亮的亮度,以及最长的使用寿命。因此,选择具有高导热性能的铝基板对LED 来说至关重要。
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