Progettazione PCB - La tecnologia di sputtering Magnetron migliora le prestazioni di dissipazione del calore del PCB

I diodi emettitori di luce (LED) sono dispositivi a semiconduttore che convertono l'energia elettrica in uno stato solido ottico. Rispetto alle lampade a incandescenza tradizionali, LED ha i vantaggi di lunga durata, ampia gamma di colori, durata, design flessibile, controllo semplice e protezione ambientale. Pertanto, il LED è considerato come una potenziale fonte di luce in futuro. Poiché i LED rossi, verdi e blu (RGB) possono essere miscelati per produrre una gamma di colori molto ampia di sorgenti di luce bianca, l'applicazione di retroilluminazione di LED rossi, verdi e blu (RGB) nei display a cristalli liquidi (LCD) è molto attraente, perché significa che gli esseri umani avranno una durata più sottile e più lunga, un rapporto di attenuazione più elevato e LCD più colorati rispettosi dell'ambiente. Pertanto, un sacco di articoli di ricerca sono stati pubblicati su retroilluminazione a LED dritto verso il basso e retroilluminazione a LED guida della luce. Il principale televisore LCD al mondo con retroilluminazione ibrida RGB-LED è uscito anche in sony, che offre una gamma molto ampia di riproduzione dei colori, è la copertura standard della gamma colori del Consiglio nazionale del sistema televisivo (NTSC) del 105%.

Al fine di migliorare le prestazioni di dissipazione del calore del sistema di retroilluminazione RGB-LED, due aspetti possono essere considerati: (1) Per migliorare le prestazioni di dissipazione del calore di un singolo LED. (2) Migliorare le prestazioni di dissipazione del calore della matrice del LED. Come progettista del sistema di retroilluminazione rgbled, abbiamo scelto la seconda soluzione per risolvere il problema della dissipazione del calore. Al fine di migliorare le prestazioni di dissipazione del calore del sistema a matrice LED, ci sono anche due metodi di dissipazione del calore: (1) utilizzando ventilatori per aumentare la portata dell'aria intorno al sistema retroilluminato. (2) Ridurre la resistenza termica dal nodo all'ambiente. È uno schema migliore per progettare il modulo di retroilluminazione sul circuito stampato con prestazioni economiche ed eccellenti di dissipazione del calore e substrato termico. Attualmente ampiamente usata tecnologia convenzionale del substrato metallico isolato polimerico (IMS), che agisce come uno strato isolante polimero o materiali di resina epossidica, la sua struttura è mostrata nella figura 1, questa tecnologia ha bisogno di un trattamento speciale sulla superficie di una base metallica, mentre lo spessore dello strato isolante è di circa 75 micron, questo aumenterà la resistenza termica del substrato metallico isolato. Inoltre, la tecnologia tradizionale IMS produrrà lo strato isolante e il fenomeno dello strato del substrato metallico ad alta temperatura.

In questo documento, utilizziamo la tecnologia di sputtering magnetron per realizzare un nuovo tipo di PCB isolante del substrato metallico. Generamo chimicamente uno strato isolante di 30 a 35 micron di spessore sulla superficie del substrato di alluminio e la tecnologia di sputtering magnetron viene utilizzata per formare il circuito progettato sullo strato isolante. Questo substrato metallico isolante fornisce un'eccellente dissipazione del calore ed elimina la delaminazione o lo stripping alle alte temperature.

Dopo la prova, la resistenza termica del nuovo substrato di alluminio isolante e del substrato di alluminio isolante polimerico tradizionale è di 4,78 gradi Celsius / W e 7,61 gradi Celsius / W rispettivamente.

Processo di sputtering di base

Lo sputtering è un processo di vuoto in cui materiali come metalli, ceramica e plastica vengono depositati su una superficie per formare un film sottile. Il processo di sputtering di base è il seguente: gli elettroni colpiscono un atomo di gas inerte (solitamente argon), rendendolo uno ione. Questi ioni energetici bombardano il materiale bersaglio da depositare sotto l'azione del campo elettrico. Sotto l'azione del campo elettrico, sulla superficie del substrato si forma uno strato di film di strato atomico. Lo spessore del film atomico dello strato dipende dal tempo di sputtering.

Resistenza termica dei circuiti stampati a base di alluminio isolati anodizzati

La resistenza termica dei circuiti a base metallica isolati in polimero convenzionale e dei circuiti a base di alluminio isolati anodizzati può essere calcolata con il metodo di cui sopra. Utilizzando il metodo di cui sopra, possiamo facilmente calcolare la resistenza termica di due circuiti stampati a base metallica. Questo documento non è soddisfatto di una singola resistenza termica complessiva, ma ha anche misurato e calcolato la resistenza termica di ogni parte del circuito stampato. La resistenza termica di ogni parte del circuito stampato è in modalità serie. Ad esempio, la resistenza termica dal substrato all'ambiente è la somma della resistenza termica dal substrato al dissipatore di calore e della resistenza termica dal dissipatore di calore all'ambiente. Dai risultati di calcolo di cui sopra, possiamo trovare che la resistenza termica del circuito a base di alluminio isolato anodizzato è 59. 2% inferiore a quello del circuito stampato a base di metallo isolato polimerico convenzionale.

Nello sviluppo del sistema di retroilluminazione RGB-LED, la dissipazione del calore è un argomento molto importante. In questo articolo viene implementato un nuovo circuito isolato a base di alluminio e viene proposto un metodo migliorato per misurare la resistenza termica dei parametri elettrici. Rispetto ai circuiti stampati metallici isolati in polimero convenzionale, i circuiti stampati a base di alluminio isolati anodizzati presentano i seguenti vantaggi:

1) Non c'è spazio di connessione meccanico tra lo strato isolante anodizzato del circuito stampato e la base in alluminio, che migliora le proprietà meccaniche generali del circuito stampato.

2) Nello strato metallizzato dei tre strati del film generati dalla tecnologia di sputtering magnetron, può fornire almeno 1000N/cm2 forza di legame, che migliora anche le proprietà meccaniche generali del circuito stampato.

3) Il nuovo circuito stampato riduce il numero di strati del circuito convenzionale e lo spessore dello strato isolante, in modo che la resistenza termica dell'intero circuito sia ridotta di 59. 2% rispetto al circuito tradizionale.

Pertanto, rispetto ai tradizionali circuiti a base di metallo isolati in polimero, i circuiti a base di alluminio isolati anodizzati sono più adatti per l'uso nei sistemi di retroilluminazione RGB-LED.