Průvodce specifikací zakázkových hliníkových LED desek plošných spojů

Pojem „zakázková hliníková LED deska plošných spojů“ zahrnuje širokou škálu požadavků – od nestandardního obrysu desky až po dielektrikum 3.0 W/m·K na 3 ml mědi. Ne všechny tyto požadavky jsou stejně přímočaré a některé inzerované „možnosti“ jsou omezené způsoby, které ovlivňují jak dodací lhůtu, tak tepelný výkon. Tento článek mapuje, co je skutečně přizpůsobitelné v návrhu hliníkových LED desek plošných spojů, kde se objevují kompromisy a které parametry jsou fyzicky nebo procesně omezené.

Hliníková základna: slitina, tloušťka a povrchová úprava

Navigace článků

1. Hliníková základna: slitina, tloušťka a povrchová úprava
2. Dielektrická vrstva: Nejdůležitější úprava
3. Hmotnost mědi: Zatížitelnost proudu vs. rozlišení leptání
4. Obrys a tvar desky
5. Možnosti povrchové úpravy hliníkových LED desek plošných spojů
6. Barva pájecí masky: Funkční důsledky nad rámec estetiky
7. Co nelze přizpůsobit
8. Objednávání zakázkových specifikací: Co zahrnout do vaší poptávky
9. Nejčastější dotazy

Hliníková základna je nejčastěji přehlíženou proměnnou při úpravě. Důležité jsou tři vlastnosti:

Druh slitiny :

• 1050 (99.5 % Al): nejvyšší tepelná vodivost (~220 W/m·K), nejměkčí, nejnižší pevnost – standardní volba pro tepelně poháněné konstrukce
• 5052 (Al-Mg): ~140 W/m·K, výrazně vyšší pevnost v tahu a odolnost proti korozi – vhodnější pro vibrační prostředí a venkovní výrobky
• 6061 (Al-Mg-Si): ~170 W/m·K, nejvyšší mechanická tuhost — používá se, když deska plošných spojů funguje také jako konstrukční chladič

Tloušťka : Standardní rozsah je 0.8 mm až 3.0 mm. Desky tenčí než 1.0 mm vyžadují pečlivé provedení V-drážky nebo frézovací dráhy nástroje, aby se zabránilo deformaci základny. Desky silnější než 2.0 mm zvyšují celkovou hmotnost sestavy a mohou vyžadovat změny specifikace spojovacích prvků v konečném výrobku.

Povrchová úprava základny : Pro provedení, kde se holá spodní část desky dotýká vodivého chladiče a je vyžadována izolace, je k dispozici eloxovaná hliníková základna. Eloxování přidává 10–20 µm na každou stranu a funguje jako sekundární dielektrická vrstva – užitečné pro konstrukce s dvojitou izolací, ale přidává další kroky zpracování.

Dielektrická vrstva: Nejdůležitější úprava

Dielektrická vrstva definuje tepelný odpor, izolační napětí a chování procesu. Právě zde dochází k nejvýznamnějšímu rozdílu ve výkonu u hliníkových desek plošných spojů.

Kritický bod: dielektrika s vyšší tepelnou vodivostí jsou pro ekvivalentní průrazné napětí tenčí, protože plniva s vysokou vodivostí jsou plněna keramikou a dielektrická pevnost na jednotku tloušťky je nižší než u standardních polymerních systémů. Specifikace 3.0 W/m·K při tloušťce 100 µm znamená nižší izolační napětí než 1.0 W/m·K při 100 µm. Prodiskutujte kompromis s výrobcem během kontroly návrhu desky plošných spojů s kovovým jádrem.

Hmotnost mědi: Zatížitelnost proudu vs. rozlišení leptání

Standardní hliníkové LED desky plošných spojů používají měď o tloušťce 35 µm. Tři případy vyžadují těžší měď:

70 µm (2 unce mědi) : LED řetězce s proudem 2–5 A na vodič. Vhodné pro většinu průmyslových a komerčních vysoce výkonných LED modulů.

3 g mědi (105 µm) : LED pole s proudem 5–10 A nebo v případech, kdy by odporové vytápění v drahách významně zvýšilo tepelné zatížení LED. Společnost Highleap Electronics zpracovává hliníkové LED desky plošných spojů v mědi o hmotnosti až 3 g.

Nevýhodou je , že těžší měď snižuje minimální specifikaci pro stopy a prostor. Při hmotnosti 85 g je minimální vzdálenost mezi stopami obvykle 17,5 mm oproti 12,5 mm u hmotnosti 28 g. Pokud má váš integrovaný obvod budiče LED kontakty s jemnou roztečí sousedící s vysokoproudými stopami, volba hmotnosti mědi omezuje rozvržení.

Obrys a tvar desky

Neobdélníkové obrysy desek – kruhové, šestiúhelníkové, ve tvaru L nebo vlastní obrysy – jsou plně podporovány, ale ovlivňují jak využití materiálu, tak složitost dráhy nástroje pro frézování. U velkoplošných LED panelů (>300 × 300 mm) ověřte maximální rozměry hliníkových panelů stanovené výrobcem. Někteří výrobci omezují rozměry hliníku na 400 × 500 mm; jiní používají až 600 × 800 mm.

K dispozici jsou výřezy, drážky a zapuštěné montážní otvory. Tolerance drážek na hliníku jsou obvykle ±0.15 mm oproti ±0.1 mm na FR-4 – což je relevantní, pokud drážka dochází k styku s mechanickým prvkem s úzkou tolerancí v pouzdře svítidla.

Možnosti povrchové úpravy hliníkových LED desek plošných spojů

Na hliníkových LED deskách plošných spojů jsou běžně k dispozici tři povrchové úpravy:

ENIG (bezproudové niklování imerzním zlatem) : 3–6 µin zlata na 100–150 µin niklu. Plochá vrstva, skladovatelná po dobu 12 měsíců, doporučeno pro jemně roztečové SMD LED a COB pole. Proces ENIG prodlužuje dobu trvání oproti HASL o 3–5 pracovních dnů.

LF-HASL (Lead-Free Horkovzdušná pájka pro vyrovnávání) : Nízké náklady, tolerantní k manipulaci. Nerovnost povrchu ±8–15 µm jej činí nevhodným pro LED plošky 0402 a menší nebo pro integrované obvody s jemnou roztečí. Vhodné pro plošky konektorů pro průchozí otvory.

OSP (Organický konzervant pro pájitelnost) : Nejlevnější, nejtenčí povrchová úprava. Citlivý na otisky prstů a vlhkost – vyžaduje kontrolovanou manipulaci od přijetí až po povrchovou montáž. Skladovatelnost je obvykle 6 měsíců. Vhodné pouze pro procesy jednoduchého reflow.

Barva pájecí masky: Funkční důsledky nad rámec estetiky

Bílá pájecí maska ​​na hliníkových LED deskách plošných spojů je funkční, nikoli jen kosmetickou volbou. Bílá maska ​​odráží světlo LED zpět do optického systému, čímž zlepšuje účinnost svítidla o 3–8 % v závislosti na geometrii dutiny. Je standardní u venkovních hliníkových LED desek plošných spojů a vnitřních pěstebních světel, kde je odrazivost důležitá.

Černá pájecí maska ​​absorbuje rozptýlené světlo a používá se v podsvícení displejů a v aplikacích optických senzorů, kde sekundární odrazy zhoršují kvalitu obrazu.

Standardní zelená je levnější a dostupná od více dielektrických dodavatelů, ale ani nezlepšuje, ani nesnižuje optický výkon typických LED svítidel.

Co nelze přizpůsobit

Některé parametry vypadají jako proměnné, ale ve skutečnosti jsou omezeny fyzikou nebo procesem:

• Dielektrická tepelná vodivost nemůže překročit Tc základního materiálu, aniž by byla překročena jeho vlastní mez průrazného napětí. — v polymerně-keramických kompozitních systémech existuje fyzikální kompromis mezi tepelnou vodivostí a dielektrickou pevností
• Průchozí otvory spojující měď s hliníkovou základnou nejsou k dispozici. — hliníková základna má u většiny LED svítidel jiný elektrický potenciál (uzemnění šasi nebo plovoucí spojení); jakékoli propojení mědi s hliníkem je poruchou obvodu.
• Řízení impedance není použitelné u jednovrstvých hliníkových LED desek plošných spojů – všechny stopy jsou nad pevnou kovovou zemnící rovinou a řízení charakteristické impedance, jak se používá ve vysokofrekvenčním RF designu, se nepoužije ve stejném smyslu

Objednávání zakázkových specifikací: Co zahrnout do vaší poptávky

Kompletní poptávka na zakázkovou hliníkovou LED desku plošných spojů (PCB) zahrnuje:

1. Soubory Gerber + vrtací pilník + obrys desky DXF
2. Druh a tloušťka hliníkové slitiny
3. Dielektrická tepelná vodivost a preference značky (nebo „ekvivalent doporučený výrobcem“)
4. Hmotnost mědi (oz)
5. povrchová úprava
6. Barva pájecí masky
7. Požadované napětí pro vysoký potenciometr
8. Třída IPC (standardně třída 2, v případě potřeby třída 3)
9. Požadované certifikace (UL 94V-0, REACH, RoHS)

Odešlete tuto žádost společnosti Highleap Electronics prostřednictvím formuláře pro cenovou nabídku na LED desky plošných spojů a my vám do 24 hodin odpovíme na standardní specifikace.

Nejčastější dotazy

Jaké je minimální objednací množství pro zakázkové hliníkové LED desky plošných spojů? U plně zakázkových specifikací (nestandardní dielektrický tepelný odpor, nestandardní hliníkový průřez) minimální objednací množství obvykle začíná na 50–100 panelech v závislosti na minimálních požadavcích na odběr dielektrického materiálu. Standardní specifikace (1.0 W/m·K, 1.6 mm hliník, 1 oz mědi) jsou k dispozici od prototypového množství 5 panelů.

Mohu specifikovat zakázkovou velikost desky plošných spojů větší než standardní panely? Ano, v rámci maximální velikosti panelu stanovené výrobcem. Společnost Highleap Electronics podporuje hliníkové LED desky plošných spojů až do rozměrů 600 × 800 mm. Velmi velké panely (>500 × 500 mm) mohou vyžadovat konstrukční zpevnění v konstrukci svítidla, aby se kompenzovala snížená tuhost hliníkové základny na okrajích.

Jak bílá pájecí maska ​​ovlivňuje tepelný výkon? Bílá pájecí maska ​​má nepatrně vyšší tepelný odpor než zelená díky přidanému plnivu z oxidu titaničitého. Z tepelného hlediska je rozdíl zanedbatelný (<<0.1 °C/W). Výhoda optické odrazivosti (o 3–8 % vyšší účinnost svítidla) daleko převažuje nad tepelným efektem v reflexních dutinách.

Mohou být hliníkové LED desky plošných spojů vyrobeny flexibilní? Ne. Hliník není flexibilní substrát. Pro flexibilní LED aplikace – nositelná elektronika, zakřivené podsvícení displejů – je vhodným produktem flexibilní LED deska plošných spojů na polyimidovém substrátu, který má odlišné požadavky na tepelný management.