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  • 金屬基印製板簡史以及特點
     
    發布時間:2010-7-24

        金屬基印製板作為印製板的一個門類,60年代初開始採用,美國首創。1963年美國Ves Ierm Electrico公司作成了鐵基夾芯印製板,在繼電器上應用,1964年美國的金屬基印製板已達到100萬塊。全國覆銅板行業協會編寫出版的《印製電路用覆銅箔層壓板》一書(2001.10)說1969年日本三洋公司首先發明瞭鋁基覆銅板的製造技術,1974年開始應用於STK係列功率放大溷合集成電路上,這一點同我查找的文獻說法不一樣。不管如何,是60年代美日首先使用金屬基印製板的。


        日本六七十年代通產省作了很多調查,認可PCB使用麵臨的難題是高密度組裝時,元器件裝配密度高,散熱性是個大問題。普通的紙質、玻璃布、環氧覆銅板屬絕緣材料,熱傳導率小,不宜作散熱用,多層板層數多、密度高、功率大時,熱量必定排除不出去。因此,必須使用金屬基印製板。日本住友、鬆下電工等公司推出了很多商品化了的金屬基覆銅板。


        80、90年代,金屬基板在全球各國被廣氾採用,估計全球金屬基印製年產值約二十億美元。日本1991年產值為25億,1996年為60億,2001年增長到80億日元。美國貝格斯(Bergquist)是專門作鋁基覆銅板的公司,聲稱每年銷售這類板材3000萬美元,在美國佔有市場份額過一半以上。美國德克薩斯(Texax)、克裏夫蘭(Cleveland)TechTrade等公司對金屬基板都作過很多研究,並也出有產品。中國1986年開始,由國營704廠開發了鐵基覆銅板,用於軍工上。但我查閱過曆屆全國印製電路學朮會上的論文,發現最早的一篇文章是成都1010所1983年11月在第二屆全國印製電路學朮年會上發表的,題目是“金屬基印製電路板製造工藝試驗小結”,產品也是用在軍品上的。相隔四後後,在1987.9成都全國印製電路第三屆學朮年會上電子部10所又發表另一篇論文“鋁基芯印製板設計、製造和應用”,說明10所和704廠早年對鋁基板都作了大量工作。


        隨著中國信息電子產業發展的突飛猛進,在電子、電信、汽車、摩托車、電源、音響等產品上近年來會越來越多地應用金屬基印製板。由於市場、技術形勢的發展,散熱問題已得到了非解決不可的地步,金屬基印製正可大顯身手。

     

    為什麽使用金屬基印製板?
    (1)散熱性
    目前,很多雙麵板、多層板密度高、功率大,熱量散髮難。常規的印製板基材如FR4、CEM3都是熱的不良導體,層間絕緣,熱量散髮不出去。電子設備局部發熱不排除,導致電子元器件高溫失效,而金屬基印製板可解決這一散熱難題。
    (2)熱膨脹性
    熱脹冷縮是物質的共同本性,不同物質CTE(Coefficient of thermal expansion)即熱膨脹係數是不同的。
    印製板是樹脂+增強材料(如玻纖)+銅箔的複合物。在板麵X-Y軸方向,印製板的熱膨脹係數(CTE)為13~18 PPM/℃,在板厚Z軸方向為80~90PPM/℃,而銅的CTE為16.8PPM/℃。片狀陶瓷芯片載體的CTE為6PPM/℃,印製板的金屬化孔壁和相連的絕緣壁在Z軸的CTE相差很大,產生的熱不能及時排除,熱脹冷縮使金屬化孔開裂、斷開,這樣機器設備就不可靠了。
    SMT(表麵貼裝技術)使這一問題更為突出,成為非解決不可的問題。因為表麵貼裝的互連是通過表麵焊點的直接連接來實現的,陶瓷芯片載體CTE為6,而FR4基材在X-Y向CTE為13~18,因此,貼裝連接焊點由於CTE不同,長時間經受應力會導致疲勞斷裂。
    金屬基印製板可有效地解決散熱問題,從而使印製板上的元器件不同物質的熱脹冷縮問題緩解,提高了整機和電子設備的耐用性和可靠性。
    (3)尺寸穩定性
    金屬基印製板,顯然尺寸要比絕緣材料的印製板穩定得多。鋁基印製板、鋁夾芯板,從30℃加熱至140~150℃,尺寸變化為2.5~3.0%.
    (4)其它原因
    鐵基印製板,具有屏蔽作用;替代脆性陶瓷基材;放心使用表麵安裝技術;減少印製板真正有效的麵積;取代了散熱器等元器件,改善產品耐熱和物理性能;減少生產成本和勞力。

     

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