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来自日本散热基板前线的报道
5.アイン:从基板材料做起,发展散热基板的差异化
日本的アイン株式会社(英文称“AIN”公司,http://www.valley.ne.jp/~ain/)生产PCB主导产品是特氟隆PCB(PTFE基板)和陶瓷基板。这两类基板在アイン公司(AIN公司)都已有二十以上的生产历史。它们在生产、销售陶瓷散热基板和(聚四氟乙烯,PTFE)基板方面在日本已有很高的名声。
自2009年初起,该公司的散热基板出现产销两旺的好局面。当年的两种特种基板销售额达到了15亿日元。现在(指2010年上半年),每个月都接到10~20批散热基板小批量试作的订单。在近一年多来散热基板订货量所增加部分中,主要是高亮度LED光源用散热基板,以及电源基板;还有紫外线LED散热基板等。
该公司一般陶瓷基板的制造工艺方法,是在陶瓷底基片上采用电镀手段的半加成法形成电路图形。所制成基板具有电路图形和通孔尺寸的高精度。制出的导通孔也可达到高精细、高可靠性。这种低温烧制成形的LTCC基板,还具有易实现多层化的优点。
该公司所做的陶瓷基板用陶瓷基板材料,按不同的导热率指标值划分为两种,即一种的导热率为170W/m·k;另外一种的导热率为230W/m·k。另外,还常采用另一类陶瓷基基板材料,那就是氮化铝基的基板材料。它主要用于高亮度LED散热基板的制作,其市场在近期有明显的扩大。
除此以外,公司还十分注重前几年开发、问世的另一类新型散热基板 —— VCM(Variuos Clad Metal)线路板的市场发展。它的基板材料构成(由上到下)是由铜箔(80μm厚)+ Ni层(1μm厚)+ 铜板(约500μm厚)。用此种铜板导热率高达390W/m·k在VCM基板制造中加工制成铜柱,它与发热源(如LED芯片)相连,起到散热的功效。这种结构的散热基板具有高效散热特性,除在LED基板上得到使用外,也很适于大电流电路基板采用。
该公司VCM基板是根据客户的需求而开发的。它是将高导热率的铜柱内埋于基板绝缘层内的一种新型散热基板。由于近一、两年在LED封装设计上,将基板等封装支撑材料、部件去担负导电、散热两大功能已成为一个主流工艺路线。因此,散热基板需要去更出色地担负“供电”和“热转移”两大功能。这种LED散热设计思路形成、实施,也使得芯片发出热的散热解决方式,由原来普遍采用的金属散热片方式(采用较厚铝基的散热基板方式,可属于此类)向着铜柱(或称为铜凸块)的散热方式转变,即铜柱的散热方式已成为一个发展的潮流。采用埋入绝缘层内铜柱的散热方式,需要有它周围的具有高绝缘可靠性的绝缘层制作技术的配合。在此方面AIN公司还在基板绝缘层构成上进行了创新。它通过涂布法形成的绝缘层,包围在铜柱的外侧。在这种绝缘层的树脂组成中加入了陶瓷粉,这样就成功地实现了它的高效热转移和高绝缘可靠性的目的。
VCM基板制作的一个明显特点是对厚铜板(约500μm厚)进行蚀刻加工。在不了解它的具体蚀刻加工工艺的客户,很可能对这种厚铜板加工是否会造成成本上升的疑虑。其实,实际上该公司为了降低它的加工成本,,自创了一种可回收碱性蚀刻液的技术。采用了此技术可大幅度地降低蚀刻成本。尽管如此该公司还认为,追求基板的低成本化仍是本公司今后在这类新型散热基板的工艺技术开发中的重要课题。
AIN公司也生产金属基散热基板。这类基板是采用公司自制的高导热性的粘接片,与 铜箔、金属板(铝板等)叠合在一起,经层压加工而制的。除了一般的金属基散热基板外,该公司还开发出了以ASiC为主体的底基材料,再在它的上面直接形成配线。它主要应用于LED光源用散热基板。这种ASiC基基板现已成为当前该公司散热基板方面在近期的开发重点。
为了使读者能更多地了解VCM基板的工艺过程及结构特点,以及在成本性、散热性上的优势,译者从相关的网站上下载、编译的VCM基板工艺过程参考图(见图2)。
图2
(未完,待续)
( 祝大同编译自日本《半导体产业新闻》报,2010年2月~4月 发表的“熱と戰ぅ!——放熱对策基板の最前线”连载文章)
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