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金属基板板材料金属基板的定义、结构与品种分类金属基板的定义由金属层（铝、铝合金、铜、铁、钼、矽钢等金属薄板）、绝缘介质层（改性环氧树脂、PI 树脂、PPO 树脂等）和铜箔（电解铜箔、压延铜箔等）三位一体复合制成的金属基覆铜板（Metal Base Copper Clade Laminates），并在金属基覆铜板上制作印制电路的一种特殊印制电路板，它被称为金属基印制电路板，简称为金属基板（ MCPCB）各种金属基板实例见图金属基板实例图 ·确切的按照构造讲，仅在金属板表面形成绝缘层，并在其上的导电层形成电路图形（即单面电路图形）的，称为金属基印制电路板（简称为金属基板）而在金属板表面和背面全部形成绝缘层，并在两面绝缘层上的导电层都形成电路图形（即双面电路图形）的，称为金属芯印制电路板（简称为金属芯基板）近年来在金属基板的基础上，又派生出不少种类的复合基板如树脂-陶瓷复合基板；树脂- 多孔陶瓷复合基板；树脂- 硅复合基板、金属基-包覆绝缘层复合基板等基板的生产与应用的发展金属基板以其优异的散热性能、机械加工性能、电磁屏蔽性能、尺寸稳定性能、磁力性能及多功能性能，在混合集成电路、汽车、摩托车、办公自剪化、大功率电器设备、电源设备等领域，得到了越来越多的应用，特别是在 LED 封装产品中作为底基板得到广泛的应用。

所示了金属基板在 LED 中充当封装基板的应用情况金属基板作为 LED 的封装基板的应用与安装结构图尽管金属基板在 LED 封装广泛只有很短历史，由于它的散热性、加工性等好于一般的陶瓷基板，它已经目前一般 LED 封装用的主流基板并在 LED 封装方面的应用量，已超过其它上述的应用领域需求量可以讲， LED 产业的形成和发展造就了金属基板行业的壮大发展金属基板的品种分类（1）从金属基板的结构上划分，常见的有三种，即金属基板、包覆型金属基板和金属芯基板（见图），其中金属基板是最常见，用量最多的一种金属基板是以金属板（铝、铜、铁、钼等）为基材，在其基板上覆有绝缘介质层和导电层（铜箔）包覆型金属基板是在金属板的六面包覆一层釉料，经烧结而成一体的底基.在此上经丝网漏引、烧结、制成导体电路图形金属芯基板一般由铜和铝作芯材，在其表面涂覆一层有机高分子绝缘介质层，或将其复合在半固化片上或 PET 薄膜之中，覆上导体箔（有的用加成法直接形成导电图形） 从金属基板的结构划分的常见三个品种的结构金属基板、包覆型金属基板和金属芯基板在应用特性上的对比见表所归纳 电路形成导体 形成法耐电压 最高使用温度 特性 主要用途金属基板 Cu蚀刻环氧树脂：> 3 kV PI 树脂：> 6 kV200℃无磁性 ·轻·与印制线路板采用通用设备·尺寸稳定性好· 也可进行弯曲加工·可以采用大通孔方式LED·音频放大电路包覆型金属基板Pd-Cu 丝网印刷 20-32V/um 675 ～ 900℃可形成闭合磁路，但铁中发生磁应变·对于大块基板来说，比陶瓷基板便宜· 加工成形简单·在通及基板四周边包覆玻璃釉时，难于做到很平滑· 应防止碱金属离子在玻璃釉中迁移。

介电常数（约6.5）较高·单面包覆玻璃釉时，散热性好闪光灯金属芯基板Cu 电镀/丝网印刷50V /μm 约 100 ～ 150℃·电路图形形成使用干膜光刻胶·通孔孔径交换器及孔盘宽度 ≥0. 5mm·最小导体线宽0 3mm，间距 06mm·与普通印制线路板相比，开关时间减小，可组成磁回路并具有磁屏蔽功能等开关（2 ）按金属基板的组成可划分为：①金属铝基板：②金属铁基板；③金属铜基板：④金属钼基板；⑤金属铝合金基板等铝基板具有高散热性，机械强度高加工性好的优点但它所制的 PCB，在装配有开关元件及电源、功放元件的部位上，工作时发生噪音铝基板与其它金属基板相比，相对线膨胀系数较大为了解决上述问题，达到 PCB 高密度布线和降低、消除噪音发生，近年出现厂二层结构的铝基板铁基板具有其它金属基板所不具备的电磁特性，并且尺寸稳定性好、价格低的优点它也存在着重量、耐腐蚀、热传导性比铝、铜基板差的问题铁基板主要分为三大类：①不锈钢基板它的绝缘层是高温烧制的厚膜玻璃导体层是经印刷导体材料 (Ad 一 Pd)后，烧制而成的板的机械强度高于陶瓷基板但热冲击和机械冲击性较差② 铁基板铁板做基板，为防止铁生锈，有进行镀铝和镀锌处理的两类板。

它们的绝缘层由环氧树脂、环氧玻璃布等组成绝缘层厚 40 一 150um ③低碳钢板做芯的外表为釉材不的包覆型金属基板铜基板具有高散热性，作为底基板的接地连接性好的优点但存在着重量大、难于进行端面防氧化处理等缺点三种不同金属基材的金属基覆铜箔板，所制出的 PCB（金属基）与其它 PCB 基材在热物理性方面的对比见表 . 三种不同金属基板在热物理性方面的对比材料名称热传导率W/m℃相对密度 Kg/m 3℃比热J/ kg-℃热扩散率 mm2 /s热阻℃/W元器件上升温度发热 5W金属铝基板 （板厚 1.0mm）237 2688 0.905 96.8 2.8 14℃金属铜基板 398 8880 0.368 117 - 金属铁 80.3 7870 0.442 22.7 4.6 23℃基板 （板厚 1.0mm）环氧-玻纤布基PCB（板厚 1.2 mm）0.3 1850 1.1 0.14 14 70℃铝-陶瓷复合基板 36 3896 0.779 11.89 注*： :热扩散率= 热传导率一( 密度 x 定压比热)是表示在材料内温度变化传送速度的一个参数热扩散率大者，温度变化速度快 （3 ）按金属基板的性能可划分为：① 通用型金属基覆铜板：② 阻燃型金属基覆铜板：③ 高耐热型金属基覆铜板：④ 高导热型金属基覆铜板：⑤ 超高导热型金属基覆铜板；⑥ 高频、微波型金属基覆铜板；⑦ 多层金属基覆铜板等。

4 ）按金属基板的树脂绝缘不同划分各种金属基板的树脂绝缘层是有所不同树脂的组成例如：有环氧树脂、聚稀烃树脂、聚酰亚胺树脂（PI）、聚苯醚树脂（PPE）等它们所构成的金属基板在许多性能上，特别是在散热性能、绝缘性能、耐热性能等都有着不小的差异我国电子行业军用标准铝基覆铜板规范中，根据其绝缘层结构差异或产品特性差异将铝基筱铜板分为三类①通用型铝基覆铜板其绝缘层由环氧玻璃布粘接片构成；②高散热铝基覆铜板其绝缘层由高导热的环氧树脂或高导热的其它树脂构成；③高频电路用铝基覆铜板其绝缘层由聚稀烃树脂或聚酰亚胺树脂-玻璃布粘接片构成铝基覆铜板与常规 FR-4 覆铜板的最大差异在于散热性 1.5mm 厚度常规 FR-4 覆铜板的热阻与 1. 5mm 厚度三种铝基覆铜板的热阻对比，见表，由此可见，铝基覆铜板的散热性是普通 FR-4 覆铜板的 20多倍表 5-3 三种铝基覆铜板品种的散热性（热阻）对比 三种铝基覆铜板品种的散热性（热阻）对比FR-4 覆铜板 通用型金属铝基板 高散热型金属铝基板 高频电路用金属铝基板20～ 22 ℃/W 1.8～ 2.0℃/W 1.0～ 1.5 ℃/W 1.8～ 2.0℃/W金属基板的结构组成这里主要介绍 LED 常用的一般金属基板的结构组成_。

一般金属基覆铜箔板是由金属板层 (铝板等) 、绝缘层(粘合剂层) 和导电层(铜箔)组成，由它制成的单面金属基 PCB它的一般构成见图 5-4图 5-4 单面金属基板的构成金属板层金属基覆铜箔板的底基材是金属板，它的厚度通常为 1.0;1.5; 2.0 mm 厚薄者还有 0.5mm 也已在市场出现功率模块用金属铝基板，为了防止在封装树脂时基板产生变形、翘曲等，所以一般采用3.Omm 厚金属板在构成金属板层的金属板材有多个品种，如铝、铜、铝合金、铁、钼等在不同的金属板中，以铜材做为基板散热性最好，它的热传导率高于其他金属基板由于铜材的密度大（ 8.9 g／cm 3），价格高、易氧化且不符合基板材料向轻量化发展的趋势，因此未被广泛使用只有制造超高散热性金属基板时才被采用铝板尽管散热性较铜板差，但比铁板好得多，且密度小、质轻（ 2.7 g／cm 3），可防氧化，价格较便宜，因此它是金属基覆铜板中用途最广、用量最大的一种金属板材在金属基材品种的选择上国外厂家一般采用“6061”、“5052 AL” 型的铝板，国内主要采用“1050”和“1060 AL”型的铝板在铜板材选择上，国内外一般采用 “C11000” 型的纯铜板材，选择它充当金属基材，对于解决高功率模块散热问题是有效的。

当前生产金属基板的厂家很多都是在金属铝底基材表面两侧，进行阳极氧化处理处理层一般为 20μm 左右绝缘层绝缘层配方及工艺是金属基板最核心的技术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，这样的绝缘层具有优异的热传导性能（导热系数1.3～ 2.2W/m-K），很高的绝缘强度，良好的粘结性能金属基板热传导性能越好，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需要提及的是，目前国内的铝基板，因自身的技术、设备、材料和资金等各方面因素的制约，其绝缘层均使用了商品化的 FR-4 半固化片（导热系数仅为 0.3W/m-K），该绝缘层之中没有添加任何的导热填料，因此，这种铝基板的绝缘层不具备热传导性，也不具备高强度的电气绝缘性能金属基板的绝缘层除具有一般覆铜板所具有的技术要求之外，还需要满足下列技术要求① 高耐热性，即要求绝缘介质层所选用的树脂体系必须要有较高的 Tg② 高散热性，金属基覆铜板最优异的性能就是散热性，因此要求绝缘介质层具有良好的散热性③ 优异的尺寸稳定性。

④ 绝缘介质层要具有良好的强度及柔韧性⑤ 耐离子迁移性⑥ 具有高的击穿强度金属基板的绝缘层由树脂（改性环氧树脂、改性 PI、BT 树脂、导热树脂）、增强材料（玻璃纤维布、玻璃纤维纸、有机纤维、 Al2O3纤维）、填料（导热性填料）、固化剂、促进剂等以不同的方式组合而成，以满足各种不同类型的金属基板的要求绝缘介质层的厚度根据要求及用途的不同，一般控制在 30～300 μm特殊情况下，绝缘介质层厚度可达 1～1 .5 mm由于金属基板采用的树脂体系和增强材料不同，而使基板的性能不同对于高热传导性的铝基板，由于在其绝缘介质层中加入了导热填料，使绝缘介质层的热传导性有很大的提高它的热传导性是一般环氧玻璃布板的 15 倍左右，是通用型铝基板的 5 倍左右如在绝缘介质层中加入高导热性或超导热性的填料，或用导热树脂体系加上高导热性的填料，那么，金属基覆铜板的热传导性将会大大提高高导热性的填料的选择，是金属基板绝缘介质层组成设计中的重要部分 .根据金属基覆铜板所用金属层的制备方式的不同，其金属基板的结构也有所不同可根据结构组成的差异分为两类品种：一类是由绝缘树脂膜形成绝缘层的金属基板；另一类是传统 CCL 生产方式的半固化片作为绝缘层的金属基板，如采用环氧-玻璃布基(FR 一 4)的半固化片。

目前金属基板发展的趋势是采用前一类由绝缘膜形成绝缘层的金属基板的基板材料制备，有两种：① 将选用的树脂通过喷淋、刮涂、刷涂或漏印等方法涂覆于处理好的金属板材的表面，制成半固化态的涂胶膜，再通过与铜箔叠合后，经高温压合形成金属基板② 将所用的树脂体系首先制成半固化态的绝缘介质胶膜，再通过与铜箔叠合后，经高温压合形成金属基板导电层导电层一般为铜箔材料铜箔粗化面是经过化学氧化处理过的，表面镀锌和镀黄铜，目的是增加抗剥强度铝基覆铜箔板通常以 35μm（ 1 盎司）厚的电解铜箔为主也有采用 9μm, 18μm, 70μm 厚的铜箔我公司提供的金属基板使用的是电解铜箔，铜厚有 1、2 、3、 4、6 盎司五种从制作精细线条考虑，板的铜箔越薄越好从功率模块等的大电流化和高效率化两方面考虑。