铝基板及导热界面材料使用说明

《铝基板及导热界面材料使用说明》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、铝基板介绍热量是LED和其它硅类半导体的最大威胁。随着电子工业的飞速发展，电子产品的体积尺寸越来越小，功率密度越来越大，解决散热问题是对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。与传统的FR-4相比，铝基板能够将热阻降至最低，使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：ò符合RoHs要求；ò在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理；ò降低模块运行温度，延长使用寿命，提高功率密度和可靠性；ò减少散热器和其它硬件的装配（包括热界面材料），缩小模块体积，降低硬件及装配成本；ò取代易碎的陶瓷基板，获得更好

2、的机械耐久力。7/35铝基板介绍铝基板是一种有良好散热功能的覆铜板，它由独特的三层结构所组成，分别是电路层、导热绝缘层和金属基层。铝基板的工作原理是：功率器件表面贴装在电路层，器件所产生的热量通过绝缘层传导到金属基层，然后由金属基板扩散到模块外部，实现对器件的散热。¢线路层线路层（一般采用电解铜箔，即ED铜）用于实现器件的装配和连接。与传统的FR-4相比，采用相同的线宽和相同的厚度，铝基板能够承载更高的电流。这是2因为铜箔线路所产生的P=IR的热损耗能被铝基板更快扩散出去。铜箔的厚度能够影响铝基板的热传导能力，增加铜箔厚度，能够提高铝基板的热传导能力。北京瑞凯可供应的铝基板铜箔的厚度一

3、般为1~4OZ(35µm~140µm)。贝格斯ThermalClad可供应的铜箔的厚度一般为1~10OZ(35µm~350µm)。MCPCB导线宽度计算公式122TSIRS2WC=+TS−TSKTSRISEWC=导线宽度(单位m)TS=绝缘层厚度(单位m)I=电流(单位A)−81.78×10Ω•mRS=TCTC=铜箔厚度(单位m)KS=铝基板绝缘层导热系数(单位W/m-K)TRISE=允许的温升(单位K)8/35铝基板介绍¢绝缘层衡量一款铝基板是不是真正拥有高导热性能，高绝缘性能，是不是真正属于高品质的产品，其核铜箔心在于高导热绝缘层的技术。目前国际上高品质铝基板的绝缘层都

4、是由高导热、高绝缘的陶瓷介质填添加陶瓷填充的特殊聚合物所构成。聚合物保障了绝缘性能，充物的高导热绝缘层抗热老化能力以及高粘接能力。而陶瓷填充物则极大增强了导热性能和绝缘性能。该绝缘层不仅具有很高的绝缘强度，极低的热阻，能够承受长期热老化的考验，粘接能力优异，而且具备良好的粘弹性，能够抵抗器件焊接和运行时所产生的机械及热应力。金属基板铝基板热阻是决定模块功率密度唯一的要素。铝基板热阻越小，有利于器件运行时所产生热量的扩散，这样半导体的结温就越低，模块的运行温度就低。因此，使用低热阻高导热性的铝基板可以提高模块的功率负荷，减小模块体积，延长使用寿命，提高功率输出。铝基板绝缘层的厚度与热阻和

5、绝缘强度成正比。铝基板绝缘层厚度加大，热阻就会增大，热传导能力降低，绝缘强度则相应提高；铝基板绝缘层厚度减薄，热阻相应减小，热传导能力增强，但绝缘强度相应降低。因此，功率模块使用什么厚度的绝缘层，首先取决于模块绝缘强度的需求。9/35铝基板介绍贝格斯ThermalCladHT系列，MP系列以及HRT30.20绝缘层都是聚合物与陶瓷的混合物所构成，不仅导热性能优异，而且电绝缘强度都很高，尽管ThermalClad的绝缘层厚度只有3mil（76μm），但导热系数高达1.3W/m-K~2.2W/m-K，其绝缘强度最低仍可达6KVAC以上，在业界备受推崇。贝格斯ThermalCladHT系列已

6、获得140℃的UL全性能认证，MP系列和HRT30.20获得130℃的UL全性能认证。北京瑞凯铝基板使用了贝格斯高品质绝缘层，具有优异的热传导性和良好的电气绝缘强度。其中LED-0602导热系数1.1W/m-K，击穿电压5KVAC；Power-LED导热系数1.3W/m-K，击穿电压5KVAC；IMS-H01导热系数1.1W/m-K，击穿电压6KVAC，已获得业界至为严苛的130℃的UL全性能认证，可以保障模块在130℃长期运行。非常适合于模块的高功率密度需求和苛刻的环境工作温度，且具有非常出众的性价比，多年来为GE，PHILIPS，ERICSSON等多家国际知名公司批量供货，长期实践

7、证明，其性能卓越，可靠性稳定。10/35铝基板介绍然而目前国内市场上大多数的铝基板绝缘层采用了商品化FR-4半固化片，这类绝缘层全部由环氧树脂所构成，虽然这类绝缘层具有良好的粘接性能，但因为没有添加高导热、高绝缘陶瓷填充物，这类铝基板的热阻很大（导热系数只有0.3W/m-K），如果使用这种铝基板，高功率密度模块所产生的热量很难传导到金属基板，这样热累积就会加速功率模块老化并最终导致模块失效。并且这类铝基板绝缘强度有限（≤2KVAC），很难满足安