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一文看懂铝基板生产工艺流程

作者:新捷仕覆铜板      2019-03-08

一、什么是铝基板

  铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板,一般单面板由三层结构所组成,分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。用于高端使用的也有设计为双面板,结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。极少数应用为多层板,可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。

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二、铝基板工作原理

  功率器件表面贴装在电路层,器件运行时所产生的热量通过绝缘层快速传导到金属基层,然后由金属基层将热量传递出去,从而实现对器件的散热(请见图2)。

  与传统的FR-4比,铝基板能够将热阻降至最低,使铝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:

  符合RoHs要求;

  更适应于SMT工艺;

  在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理,从而降低模块运行温度,延长使用寿命,提高功率密度和可靠性;

  减少散热器和其它硬件(包括热界面材料)的装配,缩小产品体积,降低硬件及装配成本;将功率电路和控制电路最优化组合;

  取代易碎的陶瓷基板,获得更好的机械耐久力。

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三、铝基板的构成

  1.线路层

  线路层(一般采用电解铜箔)经过蚀刻形成印制电路,用于实现器件的装配和连接。与传统的FR-4相比,采用相同的厚度,相同的线宽,铝基板能够承载更高的电流。

  2.绝缘层

  绝缘层是铝基板最核心的技术,主要起到粘接,绝缘和导热的功能。铝基板绝缘层是功率模块结构中最大的导热屏障。绝缘层热传导性能越好,越有利于器件运行时所产生热量的扩散,也就越有利于降低器件的运行温度,从而达到提高模块的功率负荷,减小体积,延长寿命,提高功率输出等目的。

  3.金属基层

  绝缘金属基板采用何种金属,需要取决于金属基板的热膨胀系数,热传导能力,强度,硬度,重量,表面状态和成本等条件的综合考虑。

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四、PCB铝基板用途

  1.音频设备:输入、输出放大器、平衡放大器、音频放大器、前置放大器、功率放大器等。

  2.电源设备:开关调节器`DC/AC转换器`SW调整器等。

  3.通讯电子设备:高频增幅器`滤波电器`发报电路。

  4.办公自动化设备:电动机驱动器等。

  5.汽车:电子调节器`点火器`电源控制器等。

  6.计算机:CPU板`软盘驱动器`电源装置等。

  7.功率模块:换流器`固体继电器`整流电桥等。

  8.灯具灯饰:随着节能灯的提倡推广,应用于LED灯的铝基板也开始大规模应用。


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五、铝基板制作工艺流程

  一)开料

  1、开料的流程

  领料——剪切


  2、开料的目的

  将大尺寸的来料剪切成生产所需要的尺寸


  3、开料注意事项

  ①开料首件核对首件尺寸

  ②注意铝面刮花和铜面刮花

  ③注意板边分层和披锋


  二)钻孔

  1、钻孔的流程

  打销钉——钻孔——检板


  2、钻孔的目的

  对板材进行定位钻孔对后续制作流程和客户组装提供辅助


  3、钻孔的注意事项

  ①核对钻孔的数量、空的大小

  ②避免板料的刮花

  ③检查铝面的披锋,孔位偏差

  ④及时检查和更换钻咀

  ⑤钻孔分两阶段,一钻:开料后钻孔为外围工具孔;


  二钻:阻焊后单元内工具孔

  三)干/湿膜成像

  1、干/湿膜成像流程

  磨板——贴膜——曝光——显影


  2、干/湿膜成像目的

  在板料上呈现出制作线路所需要的部分


  3、干/湿膜成像注意事项

  ①检查显影后线路是否有开路

  ②显影对位是否有偏差,防止干膜碎的产生

  ③注意板面擦花造成的线路不良

  ④曝光时不能有空气残留防止曝光不良

  ⑤曝光后要静止15分钟以上再做显影


  四)酸性/碱性蚀刻

  1、酸性/碱性蚀刻流程

  蚀刻——退膜——烘干——检板


  2、酸性/碱性蚀刻目的

  将干/湿膜成像后保留需要的线路部分,除去线路以外多余的部分


  3、酸性/碱性蚀刻注意事项

  ①注意蚀刻不净,蚀刻过度

  ②注意线宽和线细

  ③铜面不允许有氧化,刮花现象

  ④退干膜要退干净


  五)丝印阻焊、字符

  1、丝印阻焊、字符流程

  丝印——预烤——曝光——显影——字符


  2、丝印阻焊、字符的目的

  ①防焊:保护不需要做焊锡的线路,阻止锡进入造成短路

  ②字符:起到标示作用


  3、丝印阻焊、字符的注意事项

  ①要检查板面是否存在垃圾或异物

  ②检查网板的清洁度

  ③丝印后要预烤30分钟以上,以避免线路见产生气泡

  ④注意丝印的厚度和均匀度

  ⑤预烤后板要完全冷却,避免沾菲林或破坏油墨表面光泽度

  ⑥显影时油墨面向下放置


  六)V-CUT,锣板

  1、V-CUT,锣板的流程

  V-CUT——锣板——撕保护膜——除披锋


  2、V-CUT,锣板的目的

  ①V-CUT:将单PCS线路与整PNL的板材切割留有少部分相连方便包装与取出使用

  ②锣板:将线路板中多余的部分除去


  3、V-CUT,锣板的注意事项

  ①V-CUT过程中要注意V的尺寸,边缘的残缺、毛刺

  ②锣板时注意造成毛刺,锣刀偏斜,及时的检查和更换锣刀

  ③最后在除披锋时要避免板面划伤


  七)测试,OSP

  1、测试,OSP流程

  线路测试——耐电压测试——OSP


  2、测试,OSP的目的

  ①线路测试:检测已完成的线路是否正常工作

  ②耐电压测试:检测已完成线路是否能承受指定的电压环境

  ③OSP:让线路能更好的进行锡焊


  3、测试,OSP的注意事项

  ①在测试后如何区分后如何存放合格与不合格品

  ②做完OSP后的摆放

  ③避免线路的损伤


  八)FQC,FQA,包装,出货

  1、流程

  FQC——FQA——包装——出货


  2、目的

  ①FQC对产品进行全检确认

  ②FQA抽检核实

  ③按要求包装出货给客户


  3、注意

  ①FQC在目检过程中注意对外观的确认,作出合理区分

  ②FQA真对FQC的检验标准进行抽检核实

  ③要确认包装数量,避免混板,错板和包装破损


  铝基板储存条件

  铝基板一般储存在阴暗、干燥的环境里,大多数铝基板极易容易发潮、发黄和发黑,一般打开真空包装后48小时内要使用。

  铝基板装配方式

  使用铝基板装配方式,可以省去传统装配所使用的散热器、装配夹具、降温风扇和其他硬件,该结构可实现自动装配,显著降低装配成本。