led铝基板 差距 简介 LED铝基板

差距

国内从20世纪80年代末期由国营第704厂开始率先研制铝基板，很快有商品化产品面世。当时主要应用于STK系列功率放大混合集成电路，摩托车以及汽车电子等领域，为相关产业的发展作出了贡献。经过将近20年的发展，我国铝基板的发展步入了快速发展的轨道。据有关数据统计，目前国内从事铝基板生产企业接近20万家。

近两年来，大功率LED照明顺应了节能环保的潮流，获得高速发展，为铝基板的快速增长注入了强大的推动力，一时之间，全国各地掀起了铝基板的风潮。在此，着重分析一下LED所用铝基板的状况。

事实上，LED在市场上已经应用很长时间了，其应用领域主要集中在掌上电脑（PDA），手提电话，以及其他消费类电子市场。这些产品的寿命相对较短，LED的寿命不是主要问题，因为在LED寿命到期之前，这些产品就已经报废或过时了。随着LED设计和工艺技术的不断进步，推动LED的亮度不断提高，以便与白炽灯，荧光灯，甚至卤素灯展开竞争。像大多数电子器件一样，热量也是LED的最大的威胁。尽管多数人认为LED不发热，其实相对于它的体积来说，LED产生的热量是很大的。热量不仅影响LED的亮度，也改变了光的颜色，最终会导致LED失效，因此，防止LED热量的累积正变得越来越重要。保持LED长时间的持续高亮度的关键是采用最先进的热量管理材料，采用高导热性能的铝基板就是其中的要素之一。[1]

在一个典型的LED结构中（见图2），LED产生的热量通过绝缘层传导到金属基板，再经过热界面材料传导到散热器，这样就能将LED所产生的绝大部分热量通过对流的方式扩散到周围的空气中。然而大多数的铝基板绝缘层具有很小的热传导性甚至没有导热性，这样就使得热量不能从LED传导到散热片（金属基板），无法实现整个散热通道畅通。这样，LED的热累积很快就会导致LED失效。而具有高导热性绝缘层的铝基板，就很好解决了这个问题。从而确保LED最低的运行温度，最亮的亮度，以及最长的使用寿命。因此，选择具有高导热性能的铝基板对LED来说至关重要。

为了更加直观的说明铝基板绝缘层导热性能的优劣对LED光通量的影响，请看图6的一组试验，其测试对比条件是：同样1W的LED，使用不同的导热性能的铝基板，让LED维持在50°C运行，三种不同导热性能的铝基板所带来的LED光通量对比。通俗一点的说法就是，热传导能力差的铝基板，LED的输入的电流大小受限制，电流太大，LED的发热量无法及时散发出去，温度很快就会超过50°C，因此就只有降低电流，这样LED的光通量就急剧减小，无法达到额定的输入电流。而导热性能越好的铝基板，因为热的扩散性好，即使输入更大的电流，温度仍然可以维持在50°C，这样LED的光通量自然就提高了。

面对LED快速发展这个难得的机遇，我们必须清醒的看到，LED的发展在国内比较混乱，相关的标准、法律、法规等尚未健全。国内铝基板在LED行业的应用还仅仅限于低端领域。因为所用铝基板的热传导性不佳导致大功率LED设计寿命大大缩短，光通量达不到要求，已经是不争的事实。同时，铝基板作为LED行业的一个新材料，部分LED客户群体对此材料所知有限，由此引发的照明工程、照明器具等质量纠纷和投诉与日俱增。国家有关部门已经开始加紧制定LED照明相关标准，国内铝基板行业依靠低价格获取市场的时代即将结束了。如果不尽快提高铝基板的热传导性能，那么将会面临失去市场的风险。

技术方面的差距：

1、热传导性能方面的差距目前国际上技术领先的铝基板绝缘层都是由高导热、高绝缘的陶瓷粉末填充而成的聚合物（主要是环氧树脂）所构成，这样的绝缘层具有良好的热传导性能（导热系数高达2.2/m-K），很高的绝缘强度，良好的粘接性能。同时，应市场需求，Bergquist开发出比竞争对手更白的绝缘层，其它性能同样出众，提高了高功率LED白色阻焊的反光率，成为占据大功率LED市场的新利器。目前国内的众多铝基板生产厂家，因自身的人才、技术、设备、材料和资金等各方面因素的制约，无力进行铝基板系统和持续的研究和改进。与国外同行之间的技术和实力的差距有扩大的趋势，令人担忧。国产铝基板绝缘层基本上都使用了商品化的FR-4半固化片(1080)（导热系数仅为0.3/m-K），该绝缘层之中没有添加任何的导热填料，因此，这种铝基板的热传导性能较差，不具备高强度的电气绝缘性能。国内在铝基板所用导热填料的选型，导热填料的预处理，导热填料和改性环氧树脂的配方研究，以及如何保证导热填料均匀的分布于绝缘层之中，尚没有进入实质性研究阶段。

铝基板绝缘层如果没有添加合适的导热填料，而环氧树脂的热传导性又很差，显而易见整个铝基板的热传导能力就非常有限了。图5是一组热阻测试对比图，是按照BergquistTO-220测试方法测试了几家公司的铝基板热阻。从中可以看出，各公司之间的热阻差距极大。其中，Bergquist各个系列的铝基板性能都非常出众；A公司、B公司和C公司均为日本企业，其导热性能总体来说很优秀。D公司和E公司是国内企业，均使用了FR-4半固化片。我们国内铝基板的导热性能指标基本就是这样的一个水平。可以看出，这与国际先进水平的差距还是相当大的。

电绝缘性能方面的差距：

Bergquist铝基板的绝缘层厚度一般是75μm，100μm，125μm和150μm。其它几家日本公司的铝基板绝缘层厚度也与此相近。其中75μm是主流产品。

led铝基板

国内的铝基板，绝缘强度都有限，在同等厚度条件下，只能达到国外产品的1/3～1/4击穿强度。我们曾经听到一个客户的陈诉（从事电力电子器件），他们以前的铝基板供应商（FR-4绝缘层），将绝缘层加厚到200μm，仍然不能满足3KV（AC）绝缘强度的要求，其实，这样的厚度，即使绝缘强度满足了要求，其热阻大到什么程度就可想而知了。

TheBergquistMP系列铝基板（75μm绝缘层）击穿电压可达8.5KV(AC)；日本NRK的NRA-8铝基板（80μm绝缘层）击穿电压也可达到6.7KV(AC)。

TheBergquistHT系列铝基板（150μm绝缘层）击穿电压可达11KV(AC)；日本NRK的NRA-8铝基板（160μm绝缘层）击穿电压也可达到9.2KV(AC)；北京瑞凯的IMS-H01(150μm绝缘层)击穿电压可达到8KV(AC).

他们的绝缘强度如此之高，除了绝缘胶配方合理以外，说明他们的整个工作环境洁净度很高。国内铝基板生产商，经营规模小，资金实力有限，设备自动化程度低，生产环境都不是很理想，生产过程很易导致尘埃等其它杂质混入绝缘层之中，甚至出现绝缘层破损或受到创伤，从而大大了铝基板的绝缘强度。

机械性能方面的差距:

国外高档次的铝基板，绝缘层、铜箔和金属基层这三者之间的热膨胀系数（CTE）的匹配性好，很好解决了焊接过程中温度循环导致的金属基线路板（MCPCB）的翘曲问题，以及可能由此所导致的焊缝开裂等隐患。特别是如何解决厚铜箔（4oz以上）铝基板的翘曲问题，我们与国外厂商的差距更加明显。据一个DC/DC电源客户反映，他们在使用Bergquist铝基板（铜箔4oz，绝缘层75μm，铝板1.57mm）加工PCB过程中，刚刚做完热风整平工艺（HASL），MCPCB翘曲较大，但降至常温以后，MCPCB的翘曲就恢复到工艺设计值。而国内的铝基板，因HASL工艺导致的翘曲不可逆。

其它性能的差距:

经过我们多次测试，Bergquist能够将铝基板绝缘层的厚度公差控制在±2μm，这就保证了铝基板厚度和导热能力的均一性。说明他们的涂胶设备的精准度很高。同时也说明他们的绝缘胶流动性很小，但又能保证粘接和其它性能的完美，说明他们的配方的研究很深入。

国内铝基板绝缘层的厚度，相差±10%都是一个正常的指标，这必然导致铝基板热阻、绝缘强度存在较大的起伏。从而对器件的质量性能参数产生较大的影响。在一些领域，因为使用条件苛刻，国产铝基板难以胜任。特别是长时间在高温条件下（140℃），能够保证铝基板的机械性能、电绝缘性能和其它相关性能仍然能够满足器件的需求，是衡量铝基板质量稳定性的一个重要指标。Bergquist的LTI和MP系列铝基板能满足130℃一下长期使用，特别是HT系列产品，能够承受140℃长期使用。Bergquist能够在每一款铝基板新品投放市场以前的12～18个月，进行长期的极为严格的湿热老化试验，以验证其机械性能、电绝缘性能和其它性能的变化趋势。这一点，我们国内还做不到。

性能检测的问题：

铝基板尚没有相关的国际标准，其电绝缘性能和机械性能的测试主要比照FR-4所采用的IPC（美国电子电路互连和封装协会）、ASTM（美国材料与试验协会）和IEC（国际电工委员会）这三个标准。而铝基板的热性能参数的测试方法就显得比较混乱。据我们了解，国际上几个著名的铝基板生产商（如TheBergquist，NRK和DENKA），对外公布的热阻测试方法都采用了TO-220方法，导热系数主要依据ASTMD5470（薄导热固体绝缘材料热传导性标准试验方法）方法测试。

我们发现一个很奇怪的现象，众多的铝基板生产厂商，在彼此铝基板实际导热性能指标相差不大的情况下，各自的标示值差异却极大，这就存在很大的误区。必然导致标示热性能数据更为“优秀”的生产厂商的铝基板更易获得客户的信任和认可，从而误导客户。造成这种问题的主要原因是，热阻和导热系数的测试方法没有统一的标准，当然还有部分生产商恶意夸大自己的导热性能参数，这是极不道德的商业行为。特别是国内部分不良的铝基板生产商，从他们对外公布的铝基板导热性能“指标”来看，已经“完全达到”甚至“远远超过”了国际先进水平。这种混乱的状态，亟待整治。否则，将对整个客户群体和铝基板行业造成极大的伤害。

因为各自TO-220测试规范不尽相同，这就必然导致各自的测试结果千差万别。以下我们以Bergquist推荐的TO-220热阻测试方法为例说明，测试规范不同，其测试结果就会有较大的差异。

热电偶的位置对热阻值有重大影响（热电偶位于芯片的下方正中位置，能确保从芯片到散热器之间最短的传热通道）；

晶体管功率；

试样铝基板的尺寸及焊盘尺寸；

晶体管铜基座通过回流焊与铝基板铜箔面连接，所用的焊膏的配比和厚度；

铝基板金属基层通过导热膏与散热器连接，导热膏的型号和性能；

施加的压力；

尽管都采用TO-220方法测试，但以上各点的任何差异，都会带来热阻测试结果的很大的差别。因此，各自的公示值，只能代表在自己所规定的测试条件下的性能结果，而并不代表自己比其它公司的产品更加优秀，因此，只有采用同等测试条件和方式，热阻的测试结果才有可比性。

事实上，图8中被取样测试的那几家国内外公司，各自的热阻标示值都很好，有的远远高于Bergquist的标示值，特别是国内的那两家铝基板生产商，更是“好”的离谱，但在同等测试条件下，就能区分出各自性能的优劣。

原材料：

国内铝基板所使用的1oz，2oz和3oz铜箔已经实现了国产化，但4oz（含）以上的铜箔依赖于进口。Bergquist铝基板T-Clad®铝基面以拉丝处理为主，铝基面纹路均一，细腻，而其氧化铝板外观同样让人赏心悦目。日本几家生产厂商铝基面以硫酸阳极氧化为主，铝基面氧化层晶莹剔透，手感极佳。

国内铝板供货状态不是太理想。主要问题是：合金铝板供应能力受限，纯铝板的外观质量较差，划痕严重，板面纹路明显，即使经过硫酸阳极氧化，也是手感粗糙，总体来说，国内铝基面外观质量与美日产品相比，差距很大。

简介

LED铝基板产品问世，开启散热应用行业的发展，由于LED铝基板散热特色，加上铝基板具有高散热、低热阻、寿命长、耐电压等优点，随着生产技术、设备的改良，产品价格加速合理化，进而扩大LED产业的应用领域，如家电产品的指示灯铝基板、汽车车灯铝基板、路灯铝基板及户外大型看板等。LED铝基板的开发成功，更将成为室内照明和户外亮化产品提供服务，使LED产业未来的市场领域更宽广。五年内，我国把LED铝基板作为一个重大工程推动，而科技部也批准深圳，江苏，浙江，大连，重庆5地作为LED铝基板产业化基地。按这5大产业基地对预计目标，到2012年，整个中国LED产业产值将超过2000亿元。在新兴应用市场不断出现的带动下，近些年LED铝基板市场规模快速提升。LED铝基板指的是成品范围非常广阔,包括：大功率、LED路灯、射灯、冼墙灯、埋地灯、LED日光灯等。LED铝基板包括LED铝基板、LED铜基板和LED铁基板，在国内市场上铝基板，占据市场大多份额，铝基板由于高耐压和低热阻而被广大厂家所喜爱。

产品特点

1.采用表面贴装技术（SMT）；2.在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理；

3.降低产品运行温度，提高产品功率密度和可靠性，延长产品使用寿命；

4.缩小产品体积，降低硬体及装配成本；

5.取代易碎的陶瓷基板，获得更好的机械耐久力。

LED铝基板适用于:产品广泛应用于通信、电力、电子、医疗设备、机械设备、照明等领域。

行业分析

LED铝基板的产品项目涵盖了照明产品整个行业，如商业照明，室内照明。整体情况来看，LED铝基板在未来几年依然保持高速发展，出口金额会稳步增长，但出口增幅下降。内销方面由于经济的持续发展，则迎来了高速增长期。

然而中国的LED铝基板行业近5年的快速发展，到今天也造成了激烈的竞争局面。因LED照明相关技术与散热性能等原因，使LED在国内市场发展缓慢，而大部份LED照明用于出口，这方面不断给于LED铝基板发展空间与时间。在未来国家大力指导攻克下，LED铝基板技术会越来越完善，国内需求会越来越大。

导热系数

led铝基板导热系数和铝基板中间的绝缘层（一般的是PP，有导热胶等）有关系，它是衡量铝基板好坏的三大标准之一（热阻值和耐压值是另两个性能）。铝基板导热系数可以在板材压合之后经过测试仪器测试得出数据，导热值高的一般是陶瓷类、铜等，但是由于考虑到成本的问题，市场上主流的是电子铝基板，相对应的铝基板导热系数是大家所关心的参数，导热系数越高就是代表性能越好的标志之一。

分类

led铝基板分类有日光灯铝基板，路灯铝基板，筒灯铝基板，壁灯铝基板，射灯铝基板，节能灯铝基板，无极灯铝基板，铝基板，天花灯铝基板，洗墙灯铝基板，球泡灯铝基板，隧道灯铝基板，泛光灯铝基板，投光灯铝基板，大功率铝基板，小功率铝基板，护栏管铝基板，霓虹灯铝基板，玉米灯铝基板，蜡烛灯铝基板，吸顶灯铝基板，厨房灯铝基板，走廊灯铝基板，地埋灯铝基板，斗胆灯铝基板，工矿灯铝基板，桥梁灯铝基板，地砖灯铝基板，楼梯灯铝基板。

绝缘层

LED铝基板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。

用途

用途：功率混合IC（HIC）。

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、电脑：CPU板`软碟驱动器`电源装置等。

7、功率模组：换流器`固体继电器`整流电桥等。