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  • Hemeixin Electronics Co.,Ltd.

  •  [Guangdong,China]
  • Unternehmenstyp:Hersteller
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Hemeixin Electronics Co.,Ltd.

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Wärmeleitende PCB

PCB-Substrate, die für das Wärmemanagement entwickelt wurden, gibt es schon seit einigen Jahren. Inzwischen gibt es jedoch viel mehr Lieferanten und Substrate, um die wachsende Nachfrage von LED-Beleuchtungsprodukten zu decken. Das LED-Gehäuse strahlt Licht nach vorne ab und überschüssige Wärme wird von der Basis des Bauteils abgeleitet, normalerweise durch ein maßgeschneidertes Thermalpad oder durch die Anoden- oder Kathodenpads. Wie bei anderen elektronischen Komponenten verdoppelt sich die Ausfallrate einer LED mit jeder Erhöhung der Sperrschichttemperatur um 10 ° C. Angesichts der Tatsache, dass Zuverlässigkeit und Langlebigkeit wichtige Voraussetzungen für die erfolgreiche Einführung von LED-Beleuchtung sind, ist ein gutes Wärmemanagement ein wesentliches Element dieses Wachstums.

Metallkern PCBMetallkern PCB

Eine breite Palette von verfügbaren LEDs stellt unterschiedliche thermische Anforderungen an das PCB-Substrat. Anwendungen mit niedriger Wattzahl (0,25 W LEDs) und Anwendungen mit geringer Dichte werden typischerweise mit standardmäßigen, einseitigen FR-4- oder CEM-Leiterplatten behandelt, bei denen die gesamte Wärme an der Oberfläche abgeführt werden muss und die thermische Leistung durch Verwendung von großen erhöht wird Kupferflächen (zur Wärmeverteilung) und höhere Kupfergewichte, wenn erforderlich. Die FR-4 / CEM-Materialien sind sehr gute Wärmeisolatoren und erhalten so wenig oder gar keinen Nutzen von einer sekundären Wärmesenke und die Betriebstemperatur wird direkt von der Umgebungstemperatur beeinflusst und obwohl dies den Einsatz dieser Technologie einschränkt, stellt sie immer noch ein wesentlicher Teil des LED-Marktes. Es sollte beachtet werden, dass es einige neue FR-4 / CEM-Laminate gibt, die mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit entwickelt wurden, die es den LEDs ermöglichen, von einer sekundären Wärmeableitung zu profitieren.

Für Anwendungen mittlerer Leistung (1,0 W LEDs) mit mäßiger Dichte, bei denen die thermischen Anforderungen die Möglichkeiten einer standardmäßigen, einseitigen Leiterplatte übersteigen, kommt die nächste Wärmeleistung von FR-4 PTH-Leiterplatten mit thermischen Durchkontaktierungen zur Wärmeverstärkung Verlustleistung. Die Wärme, die von der LED erzeugt wird, verteilt sich über das Pad und dann die plattierten Durchgangslöcher zu einem großen Kupferbereich auf der anderen Seite der Platine, diese Wärme kann dann in einen sekundären Kühlkörper abgeleitet werden. Die Löcher um die LED-Pads begrenzen die potentielle LED-Dichte, und aus unserer Erfahrung haben wir herausgefunden, dass Löcher, die weiter als 5 mm von der LED entfernt sind, eine viel geringere Auswirkung auf die Sperrschichttemperatur haben. Natürlich wird die Verwendung der Via-in-Pad-Technologie höhere LED-Packungsdichten ermöglichen, aber dies führt zu anderen Montageproblemen (und wenn dies die Verwendung von Lochfüllung bedeutet, werden jegliche Kosteneinsparungen für die Verwendung von FR-4 erodiert); Via-in-Pad wird jedoch die thermische Leistung im Vergleich zu Durchkontaktierungen um die LED verbessern.

Metallkern PCB

Um die maximale thermische Leistung dieses PTH-Ansatzes zu erreichen, ist die Verwendung eines isolierenden thermischen Grenzflächenmaterials (TIM) erforderlich, das das Risiko einer elektrischen Leckage eliminiert und erheblich zur Wärmeableitung beiträgt (in eine sekundäre Wärmesenke). Idealerweise sollte die Nicht-LED-Seite keine Lötstopplackbeschichtung aufweisen, da dies die beste Wärmeübertragung liefert (dh unter Verwendung der TIM, um die elektrische Isolierung bereitzustellen); Viele Anwendungen verwenden jedoch einen Lötstopplack, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte von der Wärmesenke elektrisch isoliert ist.

Metallkern PCB

Wenn es um LED-Anwendungen mit mittlerer bis hoher Leistung oder hoher Dichte geht, wenden sich viele Unternehmen an isolierte Metallsubstrate (IMS), da sie eine praktische und zuverlässige thermische Lösung bieten, da sie über einen eingebauten Kühlkörper verfügen. Das IMS ist ein relativ einfaches Material, das aus einer Kupferfolie besteht, die an eine Metallbasis mit einem dünnen Dielektrikum gebunden ist. Die Kupferfolie liefert das Schaltungsbild, und weil die Wärmeableitung hauptsächlich direkt durch das Dielektrikum geleitet wird, ist das Kupfergewicht weniger ein Problem (wie bei FR-4-Produkten), und dies hilft beim Verfolgen von Designs mit hoher Dichte. Die Metallbasis ist normalerweise Aluminium wegen ihres geringen Gewichts und relativ niedrigen Kosten, und weil sie ein gut etabliertes Wärmesenkenmaterial ist (Wärmeleitfähigkeit 140-200 W / mK, abhängig von der Qualität). Für anspruchsvollere Anwendungen wird Kupfer verwendet (Wärmeleitfähigkeit ~ 400 W / mK), obwohl es schwerer und teurer ist. In der dielektrischen Schicht sehen wir den Hauptunterschied zwischen den Zulieferern (und ihrer Produktpalette), obwohl sie alle zu dünnen Schichten (unter 0,20 mm) mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften neigen. Typischerweise wird die Wärmeleistung dieser Dielektrika durch die Zugabe von Keramikmaterialien (wie Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und Bornitrid) verbessert, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des Basisharzes von etwa 0,25 W / mK auf über 5 W / mK erhöht wird.

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