一种可弯折铝基板的制备和评估

佘乃东 黄增彪

（国家电子电路基材工程技术研究中心，广东 东莞 523808）

叶晓敏

（广东生益科技股份有限公司，广东 东莞 523808）

1 技术背景

电子产品为实现“轻薄短小”，必然向着高密度布线方向发展，而高密度布线必须考虑PCB和元器件散热问题，常规的FR-4、CEM-3等覆铜板材料基体皆为热的不良导体。如何在有限的空间尽可能将电子元器件工作时产生的热量快速散出，近几年来成为行业重要的研究课题。

铝基覆铜板由于具有优良的导热性能、良好的加工性能和相对高的性价比，被广泛运用于LED（发光二极管）散热电路设计。近年来随着LED照明产品曲面安装设计的应用需求，对铝基覆铜板除了散热性能要求外，同时还提出了可弯折的要求。可弯折铝基覆铜板将成为新一代多元化设计的照明配套材料。

铝基覆铜板是由铝板、绝缘介质层和铜箔三种材料组成。其产品结构（如图1）。

图1 铝基覆铜板结构

2 设计思路

可弯折铝基覆铜板除具有铝基覆铜板的一般性能外，还要具有可弯折性能。其关键技术为绝缘层的开发和铝板的表面处理。一般来说，环氧树脂的弯折性能欠佳，为了改善其绝缘层的弯折性能，可选择柔韧树脂。考虑到铝基覆铜板的可靠性，本文选择聚酰亚胺复合膜作为绝缘层，与表面处理好的铝板和铜箔通过高温压合，制得可弯折铝基覆铜板。设计思路（如图2）。

图2 可弯折铝基覆铜板设计思路

3 结果讨论

主要试验仪器见表1所示。

3.1 铝基覆铜板用铝板型号

从表2可见，牌号5052铝板的密度最小，在同样在相同面积下5052的重量低于其他系列。在硬度和抗拉强度方面，6061T6的硬度和抗拉强度最高、5052H32次之、1060H24最低。牌号1060铝板由于铝含量最多，在热导率方面表现最好，可达到231 W/m·K，其他几个系列都在150 W/m·K左右。

根据可弯折铝基覆铜板的应用特点，一般选择1系列、3系列或5系列的铝板。

3.2 铝板表面处理

铝板作为制造铝基覆铜板的主要原材料，一般需要对铝板进行必要的表面加工处理，其处理目的：提高与绝缘层粘结力和耐热性，保证铝基覆铜板的可靠性。铝板主要处理方式包括机械粗化和化学粗化。根据铝基覆铜板的性能特点，本文采用阳极氧化的方式对铝板的表面进行处理，氧化膜厚度控制为2 μm～4 μm。

表1 主要试验仪器

表2 铝基覆铜板常用各牌号铝板的主要性能表

4 铝基覆铜板性能

4.1 可弯折性能评估方法

可弯折铝基板的主要性能为可弯折性，针对铝基板的应用特点开发并制定可弯折性评估方法。

仪器：万能材料试验机（特制模具，固定角度弯折）、耐压测试仪（Hi-Pot测试）

评估流程见图3所示。

4.2 铝厚对可弯折铝基板性能影响

采用0.8 mm、1.0 mm和1.5 mm的铝板搭配25 μm的绝缘层和厚35 μmHTE电解铜箔压制成不同规格的铝基板，测试主要性能（见表3）。

从测试结果看：（1）各层厚度均匀性好；（2）剥离强度都大于2.0 N/mm，一致性好；（3）耐热性较好，可通过288 ℃/10 s/6次的测试；（4）从耐压结果看，未弯折前25 μm的绝缘层都可以过4000 VAC的耐压测试，弯折后随着弯折角度的减小，耐压能力会有所下降；当弯折角度达到60°时，铝板厚度对耐压影响明显，建议当铝板厚度大于1.0 mm时可以采用铝板面开凹槽的方式减少由于铝板厚度对弯折后耐压的影响。

4.3 绝缘层厚度对可弯折铝基板性能影响

采用1.0 mm的铝板搭配25 μm和20 μm两种绝缘层和35 μmHTE电解铜箔压制成不同规格的铝基板，主要性能测试结果（见表4）。

图3 可弯折性评估方法过程

表3 不同铝板厚度铝基板性能表

表4 不同铝板厚度铝基板性能表

从测试结果看：（1）绝缘层厚度从25 μm降低到20 μm后，剥离强度降低约50%，主要是由于20 μm的绝缘层其有效粘结层减薄，从而影响了剥离强度；（2）在耐压方面，降低绝缘层到20 μm后，耐压能力下降明显，主要受限于绝缘的有效安全距离的影响，当绝缘层过薄时，其厚度变化对耐电压的影响程度更大，为了满足更好的耐压电压性能，可适当提高薄绝缘层的有效厚度。

4.4 铜箔类型对可弯折铝基板性能影响

采用1.0 mm的铝板和25 μm绝缘层搭配1 oz厚的普通电解铜箔、低轮廓电解铜箔和压延铜箔压制成不同规格的铝基板，测试主要性能（见表5）。

从测试结果看，（1）采用低轮廓电解铜，剥离强度有所提升，主要是由于采用的25 μm聚酰亚胺复合膜的有效粘结层只有4 μm，普通1 oz电解铜箔的铜牙过大，其有效粘结面反而减少，影响了剥离强度，样品电镜对比图（见图4）；（2）采用压延铜箔，更有利于提升弯折后的耐电压性能。

表5 不同铜箔厚度铝基板性能表

图4 电镜对比图

2.4 可靠性考察

考察样品：Al：1.0 mm；绝缘层：25 μm；铜：35 μm 低轮廓电解铜箔（弯折角度包含60°、90°、120°，铝面开凹槽）

处理条件：-45 ℃/30min～125 ℃/30min 1000 cycles

测试项目：耐电压、剥离强度

测试结果如图5和表6。从测试结果看经过TCT（热循环）（-45 ℃/30 min～125 ℃/30 min 1000 cycles）处理后，性能保持不变，耐电压和剥离强度没有出现下降情况，同时采用铝面开凹槽方式，有效提升了弯折角度60°的耐电压值（如图5）。

图5 TCT处理后耐电压情况

2.5 综合性能汇总

表6 TCT处理后剥离强度情况

表7 可弯折铝基板性能及对比表

对可弯折铝基板（型号DAR03）进行综合性能测试并和国外同类产品C进行对比，从对比数据看，主要性能和国外同类C产品相当，综合性能良好，结果（见表7）。

5 结语

随着新一代照明技术的发展，对LED载板的散热提出了更高的要求，同时又提出了可弯折应用需求。为了满足更高散热和更多功能化的要求，现开发了可弯折金属基板的产品，满足市场需求。