因环保无铅之要求,PCB 无铅化装配采用无铅的锡合金焊料,这势必焊接温度比传统锡铅合金焊料的高,PCB基材需要高耐热性。其基材性能体现在高Tg、高Td。全球照明市场整体保持成长发展,LED 照明市场发展更快,预测LED 照明市场从2013年至2018 年的年增长率都超过30%。全球LED 照明市场在2008 年时21.2 亿美元,2012年时24.7 亿美元,预计2013 年56.9 亿美元,2015 年97.0 亿美元,2018 年232.4 亿美元,十年间增加了10 倍。OLED 目前是接近量产化成熟阶段,成果显现估计在2015 年后,到2020 年达到100 亿美元。
LED 照明灯具目前已是PCB 的一个重要市场,在此领域应用PCB 的重要性能特点是耐热和散热。LED 器件工作中会产生大量热量需要散发,需要装载LED 器件的PCB 基板本身具有良好导热性。据说国内有些LED 照明灯具用的是普通PCB 基板,但基板的导热性会影响灯的寿命。大功率高热量LED 照明灯具选用金属基PCB,较多的LED 灯从成本考虑选用改良型树脂基板。
除了LED 使用外,安装大功率器件的PCB 同样需要高耐热和高导热基材。通常的环氧树脂导热系数约0.2W/m.K,这是不能适应导热性要求的。一些简单的做法是树脂中加入大量无机粉末填料,这可提升基材导热性但会影响粘合力和电气绝缘等性能。现有着手改进树脂结构,如改变高分子树脂成份或树脂固化剂得到:具有高导热性之有机材料,如由新固化剂控制环氧树脂成微型网状结构,其导热系数提升到0.43W/m·K,甚至在加磁场条件下为0.89W/m.K。有以BT、BMI、CE 等树脂为主的基材导热系数都大于1.0W/m·K。
如小日本利昌工业公司开发了全新的导热性高、阻燃的白色基材,也是环氧树脂与玻璃布构成,适用于LED 的印制板。新基材热传导率为1.3W/mK,是一般PCB 基材的三倍,同时为了使基板能够有效反射可见光线,基材本身为白色的。该新基材成本比陶瓷基板和金属基板都低。
金属基(芯)基板的金属板有钢、铝、铜等不同种类,其选择主要考虑强度、质量和成本因素。影响金属基(芯)基板导热性的主要是与导体间粘结层兼绝缘层。剑桥Nanotherm 公司发布了nanothermTM 金属基印制电路板(MBPCB),此技术核心是在铝基板上覆盖氧化铝(Al2O3) 为绝缘介质,相当于纳米陶瓷介质。这纳米陶瓷介质不仅提供优良的电气隔离,热性能也比标准的填充环氧树脂常规的热管理材料提高了很多,陶瓷层应用厚度为10 微米,具有6~7 W /m·K 的热导率,热阻低至0.012℃cm2 / W。此MBPCB 在LED 照明应用,比其他金属基印制电路板的LED 温度降低达20℃,提供LED 更长的寿命。对于高导热性基材,树脂层压板应导热系数大于1.0W/m·K,金属基复合板应导热系数大于10.0W/m·K。