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金属基覆铜板新技术的开发与发展

来源:PCB资源网 作者:pcb资源网 发布时间:2008-05-20 发表评论

金属基覆铜板是应电子工业生产制造技术的迅速进步而产生和发展的。随着电子工业的飞速发展,对金属基覆铜板提出了更高、更新的要求。因此,我们要在增加产量、扩大市场、提高效益的基础上,不断对金属基板的新技术进行研究开发。目前主要围绕以下几个方面对金属基覆铜板进行研究和完善。

1.高耐热化金属基覆铜板(250℃);
2.高耐热、超高导热金属基覆铜板;
3.金属基板的高频化、微波化;
4.金属基板的多层化;
5.以金属基板代替陶瓷基板;
6.无机绝缘介质层金属基板的开发;
7.承载大电流、负载大功率的金属基板的开发。

一、高耐热化
由于金属基覆铜板主要应用于大功率器件、电源模块等大功率、高负载的电子元器件中,因而它要求金属基覆铜板的绝缘介质层具有更高的耐热性。这种耐热性的要求,主要指绝缘介质层有较高的热分解性。要求板材在100~250℃的温度下,具有良好的机械、电气特性。金属基板绝缘介质层耐热性提高的最好途径是提高绝缘层树脂的玻璃化温度(Tg)。

日本有的公司近年来推出“TH-1”型金属基覆铜板,用于汽车、摩托车、电源模块等要求耐热性高的电子器件上,板材的玻璃化温度由原来的104℃大幅度提高到165℃。国营704厂现已能够提供玻璃化温度在125~250℃之间不同等级的高耐热型金属基覆铜板。

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二、超高导热化
金属基覆铜板最优异的特性当属其导热性。我们知道金属基覆铜板是由金属基板、绝缘介质层和铜箔复合而成;而金属基板(A,C等),铜箔是热的良导体,因此,金属基覆铜板导热性的好坏,主要取决于绝缘介质层的组成、性质、厚度等。要提高金属基覆铜板的导热性,就是要提高绝缘介质层的导热性。要提高绝缘介质层的导热性,一般是在绝缘介质层中引入导热材料(如导热粉料、导热纤维、导热树脂等)。由导热粉料、导热纤维、导热树脂等组成绝缘介质层,可制成超、高导热化的金属基覆铜板。一般在保证电气强度的前提下,绝缘介质层越薄,导热性越好。

三、金属基覆铜板的高频化
高频电路用金属基覆铜板,其绝缘介质层由聚烯烃树脂、聚苯醚、聚酰亚胺等极性较小的树脂体系构成。由于金属基板的特殊结构,其本身就构成一无限大的电容器。因此,在设计金属基覆铜板及PCB时,不仅要考虑绝缘介质层的构成、性能,而且万万不能忽视绝缘介质层的厚度等其他因素。

四、金属基覆铜板的多层化
目前,金属基覆铜板多以单面板的形式出现,也有一部分以双面板的形式出现。但对于双面铝基板来说,它无法进行孔金属化处理,要将两面的导电图相连通,必须靠导线来进行连接,这就使IC的高密度装置及电路布线造成困难。为解决上述问题,金属基PCB板须向多层化发展。金属基多层PCB板的制作,一般是用高散热性的树脂基覆铜板制成所需的“两层”或“多层”印制线路,并进行孔金属化等工艺处理,然后借助于高热传导性的绝缘介质层复合于铝基板之上。在此过程中,要特别注意控制好成型的温度、压力、升温速度和堵孔等技术参数。日本一些公司采用环氧玻纤布基板(FR-4)或两层高热传导性绝缘树脂和铝基板复合在一起,制成“两层板”或“多层板”。近年来,在金属基板的多层化方面,尤其以二层金属基PCB制造技术发展最快。它的组合制造有多种形式,具体制作工艺请参考有关资料。

五、以金属基板代替陶瓷基板
金属基覆铜板由于其热传导性和耐热水平在不断提高。在应用于功率模块的PCB板方面,国外在不断研究用金属基板代替陶瓷基板。目前,已取得一定成果。要用金属基板代替陶瓷基板,必须经过设计使金属基板具有陶瓷基板的优异性能:高耐热性(300~800℃)、高散热性、高介电常数(εr=8.3~8.5),要达到上述目的,须选用超高耐热的有机高分子树脂(Tg300~350℃),组成高耐热(350℃左右)、高散热性的绝缘介质层,或开发研制有良好工艺性能的无机粘接剂体系,组成高耐热(800~850℃)、高散热、大介电常数(εr=8.0~8.5)的绝缘介质层。

六、承载大电流/高负载金属基板的开发
金属基板的导电层一般为铜箔材料,通常以35μm厚的铜箔为主,也有采用12μm,18μm,20μm厚度的铜箔。从制作精细线条考虑,铜箔越薄越好;从功率模块、汽车电子、电力、电子元器件等大电流和高效率化的方面考虑,铜箔厚一些更好。一般选用100~500μm厚的铜箔,这也是金属基板发展的一个新动向。

现阶段我国已可成批量提供高耐热性(250℃)、高导热性、高频化及承载大电流、高负载的金属基覆铜板。相信在广大金属基板同仁的共同努力下,我国的金属基覆铜板将会有一个非常灿烂的明天。

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