金属PCB基板的发展现状及应用

    1．金属PCB基板的发展和市场状况

　　随着电子产品向轻、薄、小、高密度、多功能化发展，印制板上元件组装密度和集成度越来越高，功率消耗越来越大，对PCB基板的散热性要求越来越迫切，如果基板的散热性不好，就会导致印制电路板上元器件过热，从而使整机可靠性下降。在此背景下诞生了高散热金属PCB基板。

　　金属PCB基板中应用最广的属铝基覆铜板，该产品是1969年由日本三洋国策发明的，1974年开始应用于STK系列功率放大混合集成电路。80年代初我国金属基覆铜板主要应用于军工产品，当时金属PCB基板材料完全依赖进口，价格昂贵。80年代中后期，随着铝基覆铜板在汽车、摩托车电子产品中的广泛使用及用量的扩大，推动了我国金属PCB基板研究及制造技术的发展及其在电子、电信、电力等诸多领域的广泛应用。

　　国外有代表性金属基板生产厂家有日本住友、日本松下电工、DENKA HITY PLATE公司、美国贝格斯公司等。日本住友金属PCB基板有三大系列(即铝基覆铜板、铁基覆铜板、硅钢覆铜板)。铝基覆铜板、铁基覆铜板、硅钢覆铜板商品牌号分别为ALC-1401和ALC-1370、ALC-5950和ALC-3370及ALC-2420。国内最早研制金属基覆铜板的生产厂家是国营第704厂、90年代后期国内有许多单位也相继研制和生产铝基覆铜板。704厂的金属基板有三大系列，即铝基覆铜板、铜基覆铜板、铁基覆铜板。704厂的铝基覆铜板按其特性差异分为通用型和高散热型及高频电路用三种型号，其商业牌号分别为MAF-01、MAF-02、MAF-03，铜基板和铁基板商品牌号分别为LSC-043F和MSF-034。据估测，全球金属基PCB产值约20亿美元，日本1991年金属基PCB的产值为25亿日元，1996年为60亿日元，2001年增长到80亿日元，约以每年13％的速度递增。

　　目前，我国金属PCB基板的市场正在逐年扩大，国外许多电子装配商亦纷纷在国内投资建厂，仅珠江三角洲地区铝基覆铜板需求量大约每月为近千平方米，国内每月需求量约为2000-3000m2，其市场前景十分看好。

　　2．金属PCB基板的特性和应用领域

　　金属PCB基板是由金属基板(如铝板、铜板、铁板、硅钢板)、高导热绝缘介质层和铜箔构成。绝缘介质层一般采用高导热的环氧玻纤布粘结片或高导热的环氧树脂，绝缘介质层的厚度为80μm-100μm，金属板厚度规格为0．5 mm，1．0mm，1．5 mm，2．0 ma，3．0 mm。各种金属基板的特性及应用领域：

　　铁基覆铜板和硅钢覆铜板具有优异的电气性能、导磁性、耐压，基板强度高。主要用于无刷直流电机、录音机、收录一体机用主轴电机及智能型驱动器。但硅钢覆铜板的磁性优于铁基覆铜板； 铜基覆铜板具有铝基覆铜板的基本性能，其散热性优于铝基覆铜板，该种基板可承载大电流，用于制造电力电子和汽车电子等大功率电路用PCB，但铜基板密度大、价值高、易氧化，使其应用受到限制，用量远远低于铝基覆铜板。

　　铝基覆铜板具有优异的电气性能、散热性、电磁屏蔽性、高耐压及弯曲加q-,陛能，主要用于汽车、摩托车、计算机、家电、通讯电子产品、电力电子产品。金属PCB基板中以铝基覆铜板的市场用量最大，其应用实例如下。

　　汽车电子设备：点火器、电压i呀节器、嘲醚测器、自动安全控制系统、灯光变换系统、交流变换器,SW电源；

　　摩托车电子产品：电源调节器、点火器、调压器；计算机：电源装置、软盘驱动器、CPU；

　　电源；开关调节器、转换开关、DC-DC转换器、稳压器、调节器、DC-AC转换器、大型电源、太阳能电源基板；

　　通讯电子产品：汽车电话、移动电话高频增幅器、滤波电路、发报电路；

　　电子控制：继电器、晶体管基座；

　　交换机；散热器、半导体器件绝缘导热板、马达控制器；

　　其它：IC芯片载体、空气调节器。

　　3金属PCB基板的主要性能

　　金属PCB基板的主要性能见表1。

　　4．金属PCB基板的市场发展趋势

　　随着电子技术的发展，对铝基覆铜板的市场需求正在升温，同时对金属PCB基材的技术要求也越来越高，可以概括为以下几个方面：

　　a．对金属PCB基板的导热性要求更高；

　　b． 要求铝基覆铜板能承受更高的击穿电压，要求最高击穿电压高达15 kV(DC，AC)，704厂研究所已能提供耐压8 kV(AC)和10 kV(DC)的铝基覆铜板；

　　c． 铝基板向多层化发展，需求高导热铝基CCL薄板及与之配套的导热胶膜。

　　5．金属PCB基板的技术标准

　　到目前为止，国外尚未制定金属PCB基板的技术标准，因此国外各生产厂金属PCB基板的产品标准指标体系、测试条件、测试方法、环境试验项目存在较大差异。1995年以前，有关金属PCB基板的散热性在国内外没有统一的考核及测试标准，有的用热阻来表示，有的用热导率来表示。国内外金属PCB基板生产厂都用各自制定的方法检测和考核产品的散热性。到1995年，美国材料与试验协会(ASTM)制定了"薄导热固体绝缘材料热传导性标准试验方法"，其标准编号为ASTM D5470-1995，此后国外许多金属PCB基板生产厂多采用该方法测试热导率，并用热导率来衡量金属PCB基板的散热性。但我国目前仍没有符合ASTM D5470的检测仪器。我国2000年制定的电子行业军用标准SJ20780-2000《阻燃型铝基覆铜箔层压板规范》中规定了金属PCB基板热阻测试方法，该方法参照国外某公司"热阻测试方法"的测试原理制定的，目前国内704厂具有符合SJ20780规定的检测设施。