Teknik PCB - Substrat penyebaran panas LED teknologi papan litar PCB

I. Perkenalan

Dengan meningkat kesadaran lingkungan global, penyimpanan tenaga dan penyimpanan tenaga telah menjadi trend semasa. Industri LED adalah salah satu industri PCB yang paling dilihat dalam tahun-tahun terakhir. Sejauh ini, produk LED mempunyai keuntungan penyimpanan tenaga, penyimpanan tenaga, efisiensi tinggi, masa balas cepat, siklus hidup panjang, tiada merkuri, dan keuntungan perlindungan persekitaran... Namun, biasanya kira-kira 20% kuasa input produk kuasa tinggi LED boleh diubah menjadi cahaya, dan sisa 80% tenaga elektrik boleh diubah menjadi panas.

Hubungan antara suhu sambungan LED dan efisiensi cahaya. Apabila suhu persatuan meningkat dari 25°C ke 100°C, efisiensi cahaya akan menurun dengan 20% ke 75%, dan penurunan cahaya kuning adalah yang paling serius dengan 75%. Selain itu, semakin tinggi suhu persekitaran operasi LED, semakin rendah kehidupan produk PCB. Apabila suhu operasi meningkat dari 63°C ke 74°C, umur LED rata-rata akan dikurangi dengan 3/4. Oleh itu, untuk meningkatkan efisiensi cahaya LED, pengurusan penyebaran panas dan desain sistem LED telah menjadi topik yang penting. Sebelum memahami masalah penyebaran panas LED, perlu memahami laluan penyebaran panas, dan kemudian meningkatkan pengendalian penyebaran panas.

2. Kaedah penyebaran panas LED

Menurut teknologi pakej berbeza, kaedah penyebaran panas juga berbeza, dan kaedah penyebaran panas berbeza LED

1. Menghapuskan panas dari udara

2. tenaga panas dihasilkan secara langsung dari papan sistem

3. Eksport tenaga panas melalui wayar emas

4. Jika ia adalah proses eutek dan Flipchip, panas akan dieksport ke papan sirkuit PCB sistem melalui lubang melalui)

Tiga, substrat penyebaran panas LED

Substrat pemancar panas LED terutamanya menggunakan konduktiviti panas yang lebih baik bahan substrat pemancar panas sendiri untuk memimpin sumber panas dari mati LED. Oleh itu, dari keterangan laluan penyebaran panas LED, kita boleh bahagikan substrat penyebaran panas LED kepada dua kategori, iaitu (1) substrat mati LED dan (2) papan sirkuit sistem. Dua substrat penyebaran panas yang berbeza ini berdasarkan bawa kristal LED. Energi panas yang dijana apabila cip LED mengeluarkan cahaya dari cip LED melewati cip LED untuk menghapuskan panas dari substrat ke papan sirkuit sistem, dan kemudian diserap oleh persekitaran atmosferik untuk mencapai kesan penyebaran panas.

1. PCB Sistem

Papan sirkuit sistem terutamanya digunakan sebagai sistem penyebaran panas LED, dan akhirnya memindahkan tenaga panas ke fins penyebaran panas, shell atau bahan dalam atmosfer. Pada tahun-tahun terakhir, teknologi produksi papan sirkuit cetak (PCB) telah sangat canggih. Papan sirkuit sistem produk LED awal adalah kebanyakan PCB. Namun, kerana permintaan LED kuasa tinggi meningkat, kapasitas penyebaran panas bahan-bahan PCB terbatas, membuat mustahil untuk menerapkannya kepada mereka. Untuk produk kuasa tinggi, untuk meningkatkan masalah penyebaran panas LED kuasa tinggi, substrat aluminium konduktiviti panas tinggi (MCPCB) baru-baru ini telah dikembangkan, yang menggunakan ciri-ciri penyebaran panas yang lebih baik bahan logam untuk mencapai tujuan penyebaran panas untuk produk kuasa tinggi. Namun, dengan pembangunan terus menerus kecerahan LED dan keperluan prestasi, walaupun papan sirkuit sistem boleh secara efektif menghapuskan panas yang dijana oleh cip LED ke atmosfera, panas yang dijana oleh LED mati tidak dapat secara efektif dilakukan dari mati ke sirkuit sistem. Dengan kata lain, apabila kuasa LED meningkat dengan lebih efisien, tekanan penyebaran panas seluruh LED akan muncul dalam substrat penyebaran panas mati LED. Artikel berikutnya akan melakukan perbincangan lebih dalam tentang substrat mati LED.

2. Substrat mati LED

Substrat mati LED terutamanya digunakan sebagai medium untuk menghasilkan tenaga panas antara mati LED dan papan sirkuit sistem, dan digabungkan dengan mati LED melalui proses ikatan wayar, cip eutektik atau flip. Berdasarkan pertimbangan penyebaran panas, substrat mati LED semasa di pasar adalah terutama substrat keramik, yang boleh dibahagikan secara kira-kira ke tiga jenis: substrat keramik film tebal, keramik keramik bertempat suhu rendah, dan substrat keramik film tipis. Komponen LED kuasa tinggi tradisional biasanya menggunakan substrat keramik yang terbakar secara tebal atau suhu rendah sebagai substrat penyebaran panas mati, dan kemudian menggabungkan mati LED dan substrat keramik dengan wayar emas. Seperti yang disebut dalam perkenalan, sambungan wayar emas ini mengatasi kegunaan penyebaran panas sepanjang kontak elektrod. Oleh itu, dalam tahun-tahun terakhir, pembuat rumah dan asing utama telah bekerja keras untuk menyelesaikan masalah ini.

Ada dua penyelesaian. Satu adalah untuk mencari bahan substrat dengan koeficien penyebaran panas tinggi untuk menggantikan oksid aluminium, termasuk substrat silikon, substrat karbid silikon, substrat aluminium anodiz atau substrat nitrid aluminium. Di antara mereka, silikon dan silikon karbid substrat adalah bahan setengah konduktor. Kerana cirinya, ia telah menghadapi ujian yang lebih berat pada tahap ini, dan substrat aluminium anodiz mungkin akan konduktif kerana kekuatan tidak cukup lapisan oksid anodiz, yang menjadikan aplikasinya terbatas. Oleh itu, pada tahap ini yang lebih dewasa dan secara umum diterima adalah nitrid aluminium sebagai substrat penyebaran panas

Dalam tahun-tahun terakhir, disebabkan pembangunan substrat aluminium, masalah penyebaran panas papan sirkuit sistem telah bertahap-hapus meningkat, dan bahkan PCB fleksibel telah bertahap-hapus dikembangkan.

Empat, persembahan substrat penyebaran panas ceramik LED

1. Substrat keramik filem tebal

Substrat keramik filem tebal dihasilkan menggunakan teknologi cetakan skrin. Material ini dicetak pada substrat dengan tekanan, kemudian kering, bersambung, dan laser. Pada masa ini, penghasil utama filem keramik tebal di rumah adalah Dia Shentang dan Jiuhao menunggu syarikat. Secara umum, baris yang dibuat oleh kaedah cetakan skrin cenderung kepada baris kasar dan penyesuaian tidak tepat disebabkan masalah skrin. Oleh itu, untuk produk LED kuasa tinggi yang memerlukan saiz yang lebih kecil dan lebih kecil dan sirkuit yang lebih canggih di masa depan, atau produk LED yang memerlukan penyesuaian tepat proses eutektik atau flip-chip, ketepatan substrat keramik filem tebal telah secara perlahan-lahan tidak cukup untuk digunakan.

2. Keramik berbilang lapisan dengan suhu rendah

Teknologi keramik berbilang lapisan yang terbakar suhu rendah menggunakan keramik sebagai bahan substrat. Sirkuit dicetak pada substrat dengan mencetak skrin, dan kemudian substrat keramik berbilang lapisan disintegrasi, dan akhirnya dicipta oleh sintering suhu rendah. Pembuat rumah utama termasuk Jingde Electronics, Fengxin dan syarikat lain. Lapisan sirkuit logam bagi substrat keramik berbilang lapisan dengan suhu rendah yang ditembak bersamaan juga dibuat oleh proses cetakan skrin, yang juga boleh menyebabkan ralat penyesuaian disebabkan masalah mata. Selain itu, selepas keramik berbilang lapisan laminasi dan sintered, nisbah pengurangan juga akan dianggap . Oleh itu, jika keramik berbilang lapisan yang terbakar suhu rendah digunakan dalam produk LED eutetik/flip-chip yang memerlukan penyesuaian sirkuit yang tepat, ia akan lebih ketat.

Lima, perkembangan produk LED dari penghasil PCB antarabangsa

Tenderasi pembangunan semasa produk LED boleh dilihat dari pengamatan kuasa dan saiz produk LED yang baru-baru ini diterbitkan oleh pembuat pakej LED utama. Cara untuk menghapuskan panas dari LED mati. Oleh itu, substrat penyebaran panas keramik telah menjadi bahagian yang sangat penting dari struktur produk LED kuasa tinggi, saiz kecil. Tabel 2 berikut adalah ringkasan sederhana bagi status pembangunan dan kategori produk produk LED utama di rumah dan di luar negeri.