电子安装中PCB的技术动向和课题（1）

蔡积庆 译

（江苏 南京 210018）

1 前言

最近由于电子元器件快速的小型化，薄型化和高功能化，增加了安装元器件的数量或者元器件嵌入化的惊人发展而形成的高密度安装。为了适应这些技术的发展要求，开发了PCB的新材料和许多制造设备的革新技术，各PCB制造商提出了许多实用化的PCB。本文就节能采用的PCB和移动电子设备采用的FPC工种基板的技术动向和今后的课题加以叙述。

2 散热PCB的动向

为了适应环境和节能的需要，LED关联产品，混合动力/电动汽车和太阳能电池等新能源正在加速普及和实用化。这些产品中使用的PCB要求散热对策或者在大电流高电压环境下使用的高可靠性。另外，随着高度信息化社会的发展，传输手段的LSI的高集成，高速和高性能化以及激光二极管的高输出功率化等半导体器件的性能都在加速提高。由这些半导体器件产生的热能有效的散发是很重要的技术课题。解决上述课题的PCB可以使用散热PCB。下面叙述散热

PCB的用途，种类和散热对策等。

2.1 散热手法

散热手法旨在扩散和散发所发生的热量，可以使用散热PCB（高导热率PCB，低热阻），散热片和热管以及由它们组合的高散热化。

2.2 散热PCB的种类

散热PCB大致分为有机系散热PCB和陶瓷系散热PCB。有机系散热PCB有：（1）金属芯PCB；（2）金属基PCB；（3）厚CuPCB。陶瓷系散热PCB有氮化铝（AlN）和氧化铝（Al2O3）等。

2.2.1 有机系散热PCB

有机系散热PCB中，作为PCB的高散热性手法可以使用：（1）厚的导体；（2）贴附和埋置高散热基材（金属板）；（3）高导热率树脂（绝缘层）；（4）薄的树脂厚度等。

（1）金属芯PCB

在PCB内部埋置金属板的PCB称为金属芯PCB，主要使用铜板为金属板。铜板厚度有200 mm、250 mm和500 mm等数种。金属芯PCB还有采取积层技术实现高功能化的PCB。图1表示了金属芯PCB，用作车载ECVPCB和大电流用PCB。

（2）金属基PCB

在外层设置金属板的单面PCB称为金属基PCB，金属板使用Al或者Cu。表1和图2表示了Al散热PCB的基板规格和基板构造。Al散热PCB是由电路部分（铜箔层），绝缘树脂层和金属板构造成的3层构造单面PCB。绝缘层以环氧树脂为基础并含有旨在提高导热率的氧化铝（Al2O3）等的高导热性填料。利用填料的种类，含量和形状（粒型）等可以调整散热特性（导热率），PCB制造商已经制造了各种导热率规格（例如1 w/m·k，2 w/m·k，3w/m·k等）的金属基PCB。用户可以根据用途综合考虑导热率，绝缘性，耐电压特性和价格等方面进行金属基PCB的选择。现在已经用作LED照明用PCB和液晶电视的背光（Backlight）用LEDPCB等。

（3）厚CuPCB（对应于大电流PCB）

电路导体厚度200 mm以上（或者100 mm以上）的PCB称为厚CuPCB，可以适应于散热和大电流的双重需要。这种厚CuPCB对于高电压或者大电流等负载大的设备的小型化作出了贡献。另外由于热热性良好，还可以应用于要求维持接地功能的热扩散功能的用途中。传统的外附汇流条内层化，容易控制EMI，可以抑制对周边设备的噪声干扰，正在使用的有电动汽车用电容电源用汇流条PCB，户外大型LED显示用控制PCB和电源用Al散热功率PCB等。

表1 金属基PCB（Al散热PCB）基本规格

2.2.2 陶瓷系散热PCB

陶瓷系散热PCB有氮化铝（AlN）和氧化铝（Al2O3）等。AlN的导热率为70 w/m·k ～ 270 w/m·k，Al2O3的导热率为20 w/mk，由此可见AlN适用于高热的散热。与有机系散热PCB比较，陶瓷系散热PCB具有高导热特性和接近于硅的低热膨胀特性，用作通信的LD用散热我PCB，用作照明和显示的LED用散热PCB，用作信息处理的CPU用散热PCB和用作交通和产业设备的IGBT/GTO用散热PCB等已经商品化。

2.3 要求散热的产品和用途

要求散热（散热PCB）的用途中，预计今后将会迅速增长的有车载关联用途和LED关联用途。

2.3.1 车载关联领域

汽车用控制系统的趋势是（1）系统化，（2）自动化的方向，尤其需要小型和高密度安装技术。因为电动汽车中流过脉冲的300A程度的负载电流，所以需要适应大电流的安装技术。为了小型高密度化安装，需要高耐热性PCB，为了大电流化，必须确保大电流线路，高密度安装还需要箱体的散热技术。已经应用的有调节器，EPS，功率模组类，尾灯，车头灯，IGBT和GTO用散热PCB（混合动力汽车等汽车用电源PCB）和热电元件用散热PCB等。

（未完待续）