Elektronisches Design - Magnetronsputtertechnologie verbessert die Wärmeableitungsleistung von Leiterplatten

Light-emitting diodes (LEDs) are semiconductor devices that convert electrical energy into an optical solid-state. Im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen, LED hat die Vorteile der langen Lebensdauer, breiter Farbbereich, Haltbarkeit, flexibles Design, einfache Steuerung, und Umweltschutz. Daher, LED gilt als potenzielle Lichtquelle in der Zukunft. Weil rot, grün, and blue (RGB) LEDs can be mixed to produce a very wide color gamut of white light sources, die Hintergrundbeleuchtung Anwendung von rot, grün, and blue (RGB) LEDs in LIQUID crystal displays (LCDs) is very attractive, weil es bedeutet, dass Menschen dünnere, längere Lebensdauer, höheres Dimmverhältnis, buntere umweltfreundliche LCDs. Daher, Es wurden viele Forschungsartikel zu geraden LED-Hintergrundbeleuchtungen und lichtleitenden LED-Hintergrundbeleuchtungen veröffentlicht. Der weltweit führende LCD-Fernseher mit RGB-LED-Hybrid-Hintergrundbeleuchtung kam auch in sony heraus, die eine sehr breite Palette der Farbwiedergabe bietet, is the national Television System Council (NTSC) standard color gamut coverage of 105%.

Um die Wärmeableitungsleistung des RGB-LED-Hintergrundbeleuchtungssystems zu verbessern, können zwei Aspekte berücksichtigt werden: (1) Um die Wärmeableitungsleistung einer einzelnen LED zu verbessern. (2) Verbessern Sie die Wärmeableitungsleistung des LED-Arrays. Als Designer des rgbled Hintergrundbeleuchtungssystems wählten wir die zweite Lösung, um das Problem der Wärmeableitung zu lösen. Um die Wärmeableitungsleistung des LED-Array-Systems zu verbessern, gibt es auch zwei Wärmeableitungsmethoden: (1) Verwendung von Ventilatoren, um den Luftstrom um das hinterleuchtete System zu erhöhen. (2) Reduzieren Sie den thermischen Widerstand von Knoten zu Umgebung. Es ist ein besseres Schema, um das Hintergrundbeleuchtungsmodul auf der Leiterplatte mit wirtschaftlicher und ausgezeichneter Wärmeableitungsleistung und thermischem Substrat zu entwerfen. Derzeit weit verbreitete konventionelle polymerisolierte Metallsubstrattechnologie (IMS), die als Isolierschichtpolymer oder Epoxidharzmaterialien ACTS, seine Struktur ist in Abbildung 1 gezeigt, diese Technologie erfordert eine spezielle Behandlung auf der Oberfläche einer Metallbasis, während die Dicke der Isolierschicht etwa 75 Mikrons beträgt, erhöht dies die thermische Beständigkeit des isolierten Metallsubstrats. Darüber hinaus wird traditionelle IMS-Technologie Isolierschicht- und Metallsubstratschichtphänomen bei hoher Temperatur produzieren.

In diesem Papier verwenden wir Magnetronsputtertechnologie, um eine neue Art isolierender Metallsubstrat-Leiterplatte zu realisieren. Wir erzeugen chemisch eine Isolierschicht von 30 bis 35 Mikron Dicke auf der Aluminiumsubstratoberfläche, und Magnetronsputtertechnologie wird verwendet, um die entworfene Schaltung auf der Isolierschicht zu bilden. Dieses isolierende Metallsubstrat bietet eine hervorragende Wärmeableitung und beseitigt Delamination oder Abisolierung bei hohen Temperaturen.

Nach der Prüfung ist der thermische Widerstand des neuen isolierenden Aluminiumsubstrats und des traditionellen polymerisolierenden Aluminiumsubstrats 4.78 Grad Celsius /W und 7.61 Grad Celsius /W jeweils.

Grundsprühen

Das Sputtern ist ein Vakuumverfahren, bei dem Materialien wie Metalle, Keramik und Kunststoffe zu einem dünnen Film auf einer Oberfläche abgeschieden werden. Der grundlegende Sputterprozess ist wie folgt: Elektronen treffen auf ein Inertgasatom (normalerweise Argon) und machen es zu einem Ion. Diese energetischen Ionen bombardieren das Zielmaterial, das unter Einwirkung eines elektrischen Feldes abgeschieden werden soll. Unter der Einwirkung des elektrischen Feldes wird eine Schicht aus Atomschichtfilm auf der Oberfläche des Substrats gebildet. Die Dicke des Atomschichtfilms hängt von der Sputterzeit ab.

Wärmebeständigkeit von eloxierten isolierten Leiterplatten auf Aluminiumbasis

Der Wärmewiderstand herkömmlicher polymerisolierter metallbasierter Leiterplatten und eloxierter isolierter Aluminiumplatinen kann mit dem obigen Verfahren berechnet werden. Mit der obigen Methode, Wir können den Wärmewiderstand von zwei metallbasierten Leiterplatten leicht berechnen. Dieses Papier ist nicht mit einem einzigen thermischen Gesamtwiderstand zufrieden, aber auch den thermischen Widerstand jedes Teils der Leiterplatte gemessen und berechnet. Der thermische Widerstand jedes Teils der Leiterplatte ist im Serienmodus. Zum Beispiel, Der thermische Widerstand vom Substrat zur Umgebung ist die Summe des thermischen Widerstands vom Substrat zum Kühlkörper und des thermischen Widerstands vom Kühlkörper zur Umgebung. Aus den oben genannten Berechnungsergebnissen, Wir können feststellen, dass der thermische Widerstand der eloxierten isolierten Aluminiumplatine 59 ist. 2% niedriger als bei herkömmlichen polymerisolierten Metallen Leiterplatte.

Bei der Entwicklung des RGB-LED-Hintergrundbeleuchtungssystems ist die Wärmeableitung ein sehr wichtiges Thema. In dieser Arbeit wird eine neue isolierte Leiterplatte auf Aluminiumbasis implementiert und eine verbesserte Methode zur Messung des thermischen Widerstands elektrischer Parameter vorgeschlagen. Verglichen mit herkömmlichen polymerisolierten metallbasierten Leiterplatten haben eloxierte isolierte Aluminiumplatinen die folgenden Vorteile:

1) Es gibt keinen mechanischen Verbindungsspalt zwischen der eloxierten Isolationsschicht der Leiterplatte und der Aluminiumbasis, die die allgemeinen mechanischen Eigenschaften der Leiterplatte verbessert.

2) In der metallisierten Schicht der drei Schichten des Films, die durch Magnetronsputtertechnologie erzeugt werden, kann mindestens 1000N/cm2 Bindungskraft zur Verfügung gestellt werden, die auch die allgemeinen mechanischen Eigenschaften der Leiterplatte verbessert.

3) Die neue Leiterplatte reduziert die Anzahl der Schichten der konventionellen Leiterplatte und die Dicke der Isolierschicht, so dass der Wärmewiderstand der gesamten Leiterplatte um 59. 2% im Vergleich zur herkömmlichen Leiterplatte reduziert wird.

Daher sind eloxierte isolierte Aluminiumplatinen im Vergleich zu herkömmlichen polymerisolierten Metallplatinen für den Einsatz in RGB-LED-Hintergrundbeleuchtungssystemen besser geeignet.