日本散热板(金属基板)的新发展介绍

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1、日本高导热性基板材料的新发展中国电子材料行业协会经济技术管理部祝大同LED（LightEmittingDiode）产业正处于蓬勃发展的阶段。它带动了新一代的印制电路板及其基板材料的出现，推进其技术的跨跃性进步。与此同时也开拓了PCB基板材料的新市场、新应用领域。日本在LED散热基板用基板材料技术、市场的发展上,走在世界前列。在本文按照日本一些散热基板用基板材料的生产企业的综述顺序，对日本在金属基覆铜板和高导热性有机树脂基覆铜板方面的技术进展及技术发展特点，加以阐述和探讨。1.三洋半导体株式会社三洋半导体株式会社是生产半导体器件的企业，它又

2、是一家在日本很有名的生产金属基型散热基板及其基板材料的很具特色的厂家。长期以来它不但生产制造混合集成电路（HybridIC）器件，而且还生产这种HIC的封装基板，以及生产封装基板所用的金属基覆铜板（金属基CCL）。这一从产品的上游基材（CCL），到基板（PCB）、再到器件、封装的“一贯制生产”的经营方式，使得它在日本[1]半导体器件制造业界中成为一家很有经营特色的厂家。三洋半导体公司早在1969年就在世界上最早实现工业化生产金属基PCB的厂家之一。自那时起该公司所生产的这种金属基覆铜板产品，被注册为称为“IMST”（InsulatedMe

3、talSubstrateTechnology，绝缘金属基板技术）的商标牌号。IMST由三层结构组成，即导电层（铜箔）、绝缘树脂层、金属层（铝金属底板）。其中绝缘层组成及制造技术是IMST的产品技术的关键。三洋半导体公司金属基CCL技术专家（该公司HIC事业部第一开发部主任技术员）在近期发表的文[2]章中提及：“基板绝缘层的树脂组成，是决定金属基CCL特性的非常重要的因素。担当基板中的导体（铜箔）层与铝金属底板之间的电气绝缘，这是它的第一个作用。而绝缘树脂层将安装在基板上芯片所发出的热，再传输到在它下层的金属板层上，也是它的另外一个重要任务

4、。通常绝缘层所用的高聚物树脂（如环氧1树脂）具有高绝缘性，但它在基板的散热上，大都是起到了阻碍的作用。因此，需要在绝缘层树脂组成中添加填料，来赋予它的导热性。”“在同一树脂组成的金属基CCL中，绝缘层的厚度也对基板的导热性有很大的关联。太厚的绝缘层构成的金属基CCL在导热性上表现得比薄型绝缘层基CCL的相对恶劣。而薄型绝缘层，尽管它可提高整个金属基CCL的导热性有所贡献，但它也需要克服由绝缘层的减薄而带来的基材耐电压下降的问题出现。”三洋半导体公司的IMST的最大特点是它具有高散热性。它的这种特性来自于它的薄型、高导热性的绝缘层的重要支撑

5、。IMST的绝缘层不仅实现了低热阻化，并且还有着低成本的特点。为了提高金属基CCL的高导热性，在此板的绝缘层的树脂组成中加入高导热性的填料。在填料种类的选择上，大多数的金属基CCL生产企业是采用了Al2O3填料。三洋半导体公司则采用了加入硅类填料的工艺配方。选择硅类填料的原因，该公司的技术专家（HIC技术部基板工艺技术课课长高草木贞道）是如此解释的：“氧化铝填料的价格要比硅填料高出10倍，采用Si填料主要是为了实现金属基CCL的低价格化。另外，采用Si填料的铝基CCL，还会在加工性上得到提高。板的绝缘层中加入Al2O3填料的铝基CCL，在

6、PCB加工中，对模具的磨耗很大，大大地减少了它在PCB加工中的使用寿命。在加工模具耐久性方面，使用Si填料的铝基CCL要比采用Al2O3填料的铝基CCL高出8倍以上。”三洋半导体公司采用Si为绝缘层填料的铝基CCL（即IMST）由于它在导热性、成本性、加工性具有竞争优势，因此当近年的LED对散热基板的需求迅速增加后，使得这种铝基CCL的销售首先获益，其量得到很大幅度的增长。三洋半导体公司IMST产品有两种常规的品种。它们的主要性能如表1所示。表1IMST的主要特性低热型一般型热导率（W/m-K）3.01.0铜箔厚度(μm)3535绝缘层厚

7、度(μm)7060击穿电压(AC,kV)5.16.3剥离强度(kN/m)2.11.8三洋半导体公司研发人员草部隆之在近期出版的日本专业杂志上提出：该公司目前正开展有关金属基CCL的两个重要课题：一个是解决芯片或片式元件在2安装在金属基CCL所制的散热基板上时,容易发生的焊接部位“开裂”问题。在这方面的有效技术途径，是通过降低金属基CCL绝缘层树脂的模量。另一个课题是：出于面临与有机树脂散热基板的市场竞争愈发激烈等原因，开发低成本金属基CCL势在必行、十分重要。三洋半导体公司的金属基CCL（IMST）的需求量于生产量自2009年起都出现了明

8、显的提高。它在国内的生产据点是东京制作所（东京制作所工厂地址在群2马县邑乐郡）。其生产能力在2万m/月。今后随着IMST外售量的增加，该公司计划还将进一步地扩大在东京制作所的IMST生产量。另