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浅谈国内铝基板技术与国际水平的差距(2)


时间:2024-4-9 来源:kefu 点击:35

铝基板的结构概述!

一。’线路层

线路层(一般采用电解铜箔)经过蚀刻形成印制电路,用于实现器件的装配和连接。与传统的FR-4 相比,采用相同的厚度,相同的线宽,铝基板能够承载更高的电流。

二。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。

三。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。如果对热传导性能、机械性能、电性能和其它特殊性能有不同的要求,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。

为了更加直观的说明铝基板绝缘层导热性能的优劣对LED 光通量的影响,从测试对比中可以看出优劣,其测试对比条件是:同样1W 的LED,使用不同的导热性能的铝基板,让LED 维持在50°C运行,三种不同导热性能的铝基板所带来的LED 光通量对比。通俗一点的说法就是,热传导能力差的铝基板,LED 的输入的电流大小受限制,电流太大,LED 的发热量无法及时散发出去,温度很快就会超过 50°C,因此就只有降低电流,这样LED 的光通量就急剧减小,无法达到额定的输入电流。而导热性能越好的铝基板,因为热的扩散性好,即使输入更大的电流,温度仍然可以维持在50°C,这样LED 的光通量自然就提高了。

面对LED 快速发展这个难得的机遇,我们必须清醒的看到, LED 的发展目前在国内比较混乱,只要价格不要性能,无视终端消费者的利益、没有可持续发展的意识、主要精力不是放在研发好产品而是绞尽脑汁做最低价的产品。再加上相关的标准、法律、法规等尚未健全。国内铝基板目前在LED 行业的应用还仅仅限于低端领域。因为所用铝基板的热传导性不佳导致大功率LED 设计寿命大大缩短,光通量达不到要求,已经是不争的事实。同时,铝基板作为LED 行业的一个新材料,部分LED 客户群体对此材料所知有限,由此引发的照明工程、照明器具等质量纠纷和投诉与日俱增。目前,国家有关部门已经开始加紧制定LED 照明相关标准,国内铝基板行业依靠低价格获取市场的时代即将结束了。如果不尽快提高铝基板的热传导性能,那么将会面临失去市场的风险。

国外目前主要以美国The Bergquist,日本NRK,DENKA,NITTO DENKO,住友电工等企业代表了当今铝基板的先进水平,特别是Bergquist,作为热管理领域的世界领导厂商,集30 多年的解决热管理方面的经验,凭借雄厚的研发实力,先进的技术和设备,高品质的系列化产品,引领了当今铝基板的世界发展潮流。

东莞市艾赛伦电子有限公司自从2008 年起,就不断投入资金开发新材料、新产品,推出了几款综合性能具有国内先进水平,非常适合大功率LED 应用,而价格又极具竞争力的铝基板,满足了国内中高端客户的需求。同时,为了服务于广大客户要求东莞市艾赛伦电子有限公司投入设备完成了2000*1000mm的大尺寸产品的量产工作,逐步在缩小国内铝基板与国外先进水平之间的巨大差距。

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