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LED鋁基板設計選擇——西安速佳電子

發布時間:2019-12-20    來源:西安速佳電子     點擊次數:6874

LED鋁基板設計選擇——西安速佳電子

LED散熱設計一般按流體動力學軟件仿真和做基礎設計。
流體流動的阻力:由于流體的粘性和固體邊界的影響,使流體在流動過程中受到阻力,這個阻力稱為流動阻力,可分為沿程阻力和局部阻力兩種。
沿程阻力:在邊界沿程不變的區域,流體沿全部流程的摩檫阻力。
局部阻力:在邊界急劇變化的區域,如斷面突然擴大或突然縮小、彎頭等局部位置,是流體的流體狀態發生急劇變化而產生的流動阻力。
通常LED鋁基板是采用散熱器自然散熱,散熱器的設計分為三步1:根據相關約束條件設計處輪廓圖。2:根據散熱器的相關設計準則對散熱器齒厚、齒的形狀、齒間距、基板厚度進行優化。3:進行校核計算。
散熱器的設計方法
自然冷卻散熱器的設計方法
考慮到自然冷卻時溫度邊界層較厚,如果齒間距太小,兩個齒的熱邊界層易交叉,影響齒表面的對流,所以一般情況下,建議自然冷卻的散熱器齒間距大于12mm,如果散熱器齒高低于10mm,可按齒間距≥1.2倍齒高來確定散熱器的齒間距。自然冷卻散熱器表面的換熱能力較弱,在散熱齒表面增加波紋不會對自然對流效果產生太大的影響,所以建議散熱齒表面不加波紋齒。自然對流的散熱器表面一般采用發黑處理,以增大散熱表面的輻射系數,強化輻射換熱。由于自然對流達到熱平衡的時間較長,所以自然對流散熱器的基板及齒厚應足夠,以抗擊瞬時熱負荷的沖擊,建議大于5mm以上。
LED線路設計為了更好的解決散熱問題,LED和有些大功率IC需要用到鋁基板。
鋁基板PCB由電路層(銅箔層)、導熱絕緣層和金屬基層組成。電路層要求具有很大的載流能力,從而應使用較厚的銅箔,厚度一般35μm"280μm;導熱絕緣層是PCB鋁基板核心技術之所在,它一般是由特種陶瓷填充的特殊的聚合物構成,熱阻小,粘彈性能優良,具有抗熱老化的能力,能夠承受機械及熱應力。IMS-H01、IMS-H02和LED-0601等高性能PCB鋁基板的導熱絕緣層正是使用了此種技術,使其具有極為優良的導熱性能和高強度的電氣絕緣性能;金屬基層是鋁基板的支撐構件,要求具有高導熱性,一般是鋁板,也可使用銅板(其中銅板能夠提供更好的導熱性),適合于鉆孔、沖剪及切割等常規機械加工。工藝要求有:鍍金、噴錫、osp抗氧化、沉金、無鉛ROHS制程等。
基材:鋁基板產品特點:絕緣層薄,熱阻;無磁性;散熱好;機械強度高產品標準厚度:0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.0mm銅箔厚度:1.8um35um70um105um140um特點:具有高散熱性、電磁屏蔽性,機械強度高,加工性能優良。用途:LED專用功率混合IC(HIC)。
鋁基板是承載LED及器件熱傳導,散熱主要還是靠面積,集中導熱可以選擇高導熱系數的板材,比如美國貝格斯板材;慢導熱或散熱國產一般材料即可。價格相差較大,貝格斯板材生產出成品大概需要4000多元平米,一般國產材料就1000多元平米。LED一般使用電壓不是很高,選擇1mil厚度絕緣層耐壓大于2000V即可。
散熱參考設計方法:
為什么要進行熱設計?
高溫對電子產品的影響:絕緣性能退化;元器件損壞;材料的熱老化;低熔點焊縫開裂、焊點脫落。
鋁基板溫度對元器件的影響:一般而言,溫度升高電阻阻值降低;高溫會降低電容器的使用壽命;高溫會使變壓器、扼流圈絕緣材料的性能下降,一般變壓器、扼流圈的允許溫度要低于95C;溫度過高還會造成焊點合金結構的變化—IMC增厚,焊點變脆,機械強度降低;結溫的升高會使晶體管的電流放大倍數迅速增加,導致集電極電流增加,又使結溫進一步升高,最終導致組件失效。
熱設計的目的
控制產品內部所有電子元器件的溫度,使其在所處的工作環境條件下不超過標準及規范所規定的最高溫度。最高允許溫度的計算應以元器件的應力分析為基礎,并且與產品的可靠性要求以及分配給每一個元器件的失效率相一致。

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