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铝基板的导热分析及电路分布

日期:2018-12-24  阅读:351次

         一、金属铝基的板材
         铝基板常用的金属铝基的板材主要有1000系、5000系和6000系,这三系铝材的基本特性如下:①1000系列 代表 1050、 1060 、1070 ,1000系列铝板又称为纯铝板,在所有系列中1000系列属于含铝量最多的,纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素,所以生产过程比较单一,价格相对比较便宜,是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050和1060系列。1000系列铝板是根据最后两位数字来确定这个系列的最低含铝量,比如1050系列最后两位数字为50,根据国际牌号命名原则,其含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。在我国的铝合金技术标准(GB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%。同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。②5000系列 代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁,含镁量在3-5%之间,其又称为铝镁合金。主要特点为密度低、抗拉强度高、延伸率高等。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列,故常用在航空方面,比如飞机油箱。另外在常规工业中应用也较为广泛。其加工工艺为连铸连轧,属于热轧铝板系列,故能做氧化深加工。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。③6000系列 代表6061 主要含有镁和硅两种元素,故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品,适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好,接口特点优良,容易涂层,加工性好。6061的一般特点:优良的接口特征、容易涂层、强度高、可使用性好,抗腐蚀性强。6061铝的典型用途:飞机零件、照相机零件、耦合器、船舶配件和五金、电子配件和接头等方面。从材料本身的质地、硬度、延伸率、化学性能和价格等方面考虑,目前铝基板一般常用5000系铝材中的5052合金铝板。
         二、导热系数
         导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C),在单位时间内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/米•度(W/m•K,另此处的K可用℃代替)。传热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率、温度较低时,导热系数较小。根据导热系数的大小,一般将产品分为低导产品(1.0—1.5 W/m•K)、中导产品(1.5—3.0 W/m•K)和高导产品(>3.0 W/m•K)。
          三、铜箔
          铜箔是一种阴质性电解材料,沉淀于电路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔, 它作为线路板的导电体。它容易粘合于绝缘层,接受印刷保护层,腐蚀后形成电路图样。铜箔可分为压延铜箔(RA铜箔)和电解铜箔(ED铜箔),一般常用铜箔为1—8 OZ(约为35um—350um)。
         四、表面处理
         为了保护铝基板的表面以及后续客户的生产需要,在铝基板生产过程中都会对其实施化学镍金、镀金、喷锡、沉锡、镀银和OSP等表面处理工艺技术。其中化学镍金就是采用化学沉积的方法,其工艺流程为:酸性除油(除去铜面的氧化和轻微的油脂)→微蚀(粗化铜面,使镍和铜有较好的结合力)→预浸(除去铜面的轻微氧化,保持铜面的新鲜状态和维持活化缸中的酸含量)→活化(通过置换反应在铜面上沉积一层薄薄的钯,为后面的沉镍提供催化剂)→后浸(洗去基材上残余的活化药水,以防沉镍时渗镀)→沉镍(在铜和金之间形成一层金属扩散阻挡层,提供一层抗蚀层,可焊接、打线)→沉金(保护镍层不被腐蚀)→烘干(烘干板材),化学镍金的好处是更易焊接,具有抗氧化功能。镀金采用的是电解的原理进行的表面处理工艺,具有导电导热抗氧化特性,一般在高密度和超小型表面贴装工艺中常见。喷锡也是线路板板面表面涂覆的一种方式,喷锡方法有垂直喷锡和水平喷锡两种。喷锡的主要作用为:防止裸铜面氧化和保持焊锡性。沉锡技术是基于金属铜和溶液中锡离子的置换反应,其工艺流程为:酸洗→水洗→微蚀→水洗→预浸→沉锡→热水洗→水洗→DI水洗→烘干。该表面处理技术相比喷锡和沉镍金等技术相比,具有无铅、表面平整、低成本、更高的抗氧化性和更好的焊接可靠性以及可多次上锡的优点。因为银本身具有良好的导热性、电导率,易于抛光,优良的反光性能,优越的焊接性能和结合强度,故镀银也是常用的一种表面处理工艺。OSP(Organic Solderability Preservatives)中文翻译为有机保焊膜,简单的说OSP 就是在洁净的裸铜表面上,以化学的方法长出一层有机皮膜,这层膜具有防氧化,耐热冲击,耐湿性,用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈(氧化或硫化等)。其工艺流程为:除油→二级水洗→微蚀→二级水洗→酸洗→DI水洗→成膜风干→DI 水洗→干燥,虽然该工艺具有众多优点,但是也存在因配方种类多,性能不一,和保护膜极薄,易于划伤(或擦伤),以及多次高温焊接时OSP膜(指未焊接的连接盘上OSP膜)会发生变色或裂缝,影响可焊性和可靠性等不足之处。

 

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