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  • 金属基印制板简史以及特点
     
    发布时间:2010-7-24

        金属基印制板作为印制板的一个门类,60年代初开始採用,美国首创。1963年美国Ves Ierm Electrico公司作成了铁基夹芯印制板,在继电器上应用,1964年美国的金属基印制板已达到100万块。全国覆铜板行业协会编写出版的《印制电路用覆铜箔层压板》一书(2001.10)说1969年日本三洋公司首先发明瞭铝基覆铜板的制造技术,1974年开始应用于STK系列功率放大溷合集成电路上,这一点同我查找的文献说法不一样。不管如何,是60年代美日首先使用金属基印制板的。


        日本六七十年代通产省作了很多调查,认可PCB使用面临的难题是高密度组装时,元器件装配密度高,散热性是个大问题。普通的纸质、玻璃布、环氧覆铜板属绝缘材料,热传导率小,不宜作散热用,多层板层数多、密度高、功率大时,热量必定排除不出去。因此,必须使用金属基印制板。日本住友、松下电工等公司推出了很多商品化了的金属基覆铜板。


        80、90年代,金属基板在全球各国被广氾採用,估计全球金属基印制年产值约二十亿美元。日本1991年产值为25亿,1996年为60亿,2001年增长到80亿日元。美国贝格斯(Bergquist)是专门作铝基覆铜板的公司,声称每年销售这类板材3000万美元,在美国佔有市场份额过一半以上。美国德克萨斯(Texax)、克里夫兰(Cleveland)TechTrade等公司对金属基板都作过很多研究,并也出有产品。中国1986年开始,由国营704厂开发了铁基覆铜板,用于军工上。但我查阅过曆届全国印制电路学朮会上的论文,发现最早的一篇文章是成都1010所1983年11月在第二届全国印制电路学朮年会上发表的,题目是“金属基印制电路板制造工艺试验小结”,产品也是用在军品上的。相隔四后后,在1987.9成都全国印制电路第三届学朮年会上电子部10所又发表另一篇论文“铝基芯印制板设计、制造和应用”,说明10所和704厂早年对铝基板都作了大量工作。


        随着中国信息电子产业发展的突飞勐进,在电子、电信、汽车、摩托车、电源、音响等产品上近年来会越来越多地应用金属基印制板。由于市场、技术形势的发展,散热问题已得到了非解决不可的地步,金属基印制正可大显身手。

     

    为什麽使用金属基印制板?
    (1)散热性
    目前,很多双面板、多层板密度高、功率大,热量散髮难。常规的印制板基材如FR4、CEM3都是热的不良导体,层间绝缘,热量散髮不出去。电子设备局部发热不排除,导致电子元器件高温失效,而金属基印制板可解决这一散热难题。
    (2)热膨胀性
    热胀冷缩是物质的共同本性,不同物质CTE(Coefficient of thermal expansion)即热膨胀係数是不同的。
    印制板是树脂+增强材料(如玻纤)+铜箔的复合物。在板面X-Y轴方向,印制板的热膨胀係数(CTE)为13~18 PPM/℃,在板厚Z轴方向为80~90PPM/℃,而铜的CTE为16.8PPM/℃。片状陶瓷芯片载体的CTE为6PPM/℃,印制板的金属化孔壁和相连的绝缘壁在Z轴的CTE相差很大,产生的热不能及时排除,热胀冷缩使金属化孔开裂、断开,这样机器设备就不可靠了。
    SMT(表面贴装技术)使这一问题更为突出,成为非解决不可的问题。因为表面贴装的互连是通过表面焊点的直接连接来实现的,陶瓷芯片载体CTE为6,而FR4基材在X-Y向CTE为13~18,因此,贴装连接焊点由于CTE不同,长时间经受应力会导致疲劳断裂。
    金属基印制板可有效地解决散热问题,从而使印制板上的元器件不同物质的热胀冷缩问题缓解,提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。
    (3)尺寸稳定性
    金属基印制板,显然尺寸要比绝缘材料的印制板稳定得多。铝基印制板、铝夹芯板,从30℃加热至140~150℃,尺寸变化为2.5~3.0%.
    (4)其它原因
    铁基印制板,具有屏蔽作用;替代脆性陶瓷基材;放心使用表面安装技术;减少印制板真正有效的面积;取代了散热器等元器件,改善产品耐热和物理性能;减少生产成本和劳力。

     

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