Tataiso ea Aluminium LED PCB Design le DFM

Mocheso oa khokahano ea LED ke phetoho e le 'ngoe e khethollang sekhahla sa ho theoha ha lumen, phetoho ea 'mala, le nako ea ho hloleha. Ntho e 'ngoe le e 'ngoe ka moralo oa aluminium oa LED PCB e ka kenya letsoho kapa ea fokotsa mocheso oa khokahano. Moqapi ea utloisisang ketane ea mocheso ho tloha khokahanong ho ea ho tikoloho a ka etsa liqeto tsa sebopeho tse khutlisang 10-20°C ea margin ho tloha heatsink e fanoeng. Moqapi ea tšoarang PCB e le substrate ea ho kenya ea mechini 'me a siea ntlafatso ea mocheso ho morekisi oa heatsink o khutlisa margin eo ho sa hlokahale. Tataiso ena e akaretsa liqeto tsa moralo tse bohlokoa.

Ketane ea Thermal: Moo Mocheso o eang teng le moo o emang teng

Navigation ea Sengoloa

1. Ketane ea Thermal: Moo Mocheso o eang teng le moo o emang teng
2. Ho Sebetsa Ketsiso ea Thermal Pele U Itlama ho Sebopeho
3. Jiometri ea Pad ea LED: Ho nepahala ha Footprint le Tšepo ea Kopanyo ea Solder
4. Bophara ba Moqolo oa Koporo bakeng sa Likhoele tsa LED tse nang le Matla a Phahameng
5. Libaka tsa ho Boloka le Sebaka sa ho Khema bakeng sa Bakhanni ba LED ba Kopaneng
6. Melao ea DFM e Ikhethang ho Aluminium LED PCB Sebopeho
7. Lethathamo la ho hlahloba la ho Qetella Moralo bakeng sa Tlhahiso ea PCB ea Aluminium LED
8. LBH

Mocheso o phalla ho tloha kopanong ea LED → sephutheloana sa LED → lenonyeletso la solder → pad ea koporo → lera la dielectric → motheo oa aluminium → heatsink → ambient. Sebopeho se seng le se seng se na le boleng ba khanyetso ea mocheso, 'me PCB e kenya letsoho ka tse tharo: khanyetso ea lenonyeletso la solder, sebopeho sa koporo-ho-dielectric, le lera la dielectric ka bolona.

Khanyetso ea dielectric ke lentsoe le ka sehloohong la mocheso oa PCB:

• Ho 1.0 W/m·K, 100 µm dielectric: θ_dielectric ≈ 1.0°C/W ka cm² ea sebaka sa pad
• Ho 2.0 W/m·K, 100 µm: θ_dielectric ≈ 0.5°C/W ka cm²
• Ho 3.0 W/m·K, 100 µm: θ_dielectric ≈ 0.33°C/W ka cm²

Bakeng sa LED ea 3W holim'a pad ea 3 × 3 mm, phapang pakeng tsa dielectric ea 1.0 le 3.0 W/m·K ke hoo e ka bang 5°C ea mocheso oa junction ho die. Lekanya hore ho pholletsa le sesebelisoa sa 150W ka li-LED tse 50 'me tšusumetso ea boemo ba sistimi e bohlokoa.

Motheo oa aluminium o eketsa khanyetso e fokolang ea mocheso haeba e le teteaneng ka ho lekaneng (≥1.0 mm) 'me sebopeho sa heatsink se sebelisa TIM e loketseng (thepa ea sebopeho sa mocheso). Sebopeho sa base-to-heatsink hangata ke khanyetso e kholo ka ho fetisisa ea mocheso kopanong - empa e ka ntle ho taolo e tobileng ea moqapi oa PCB.

Ho Sebetsa Ketsiso ea Thermal Pele U Itlama ho Sebopeho

Ketsiso ea mocheso pele ho moralo oa PCB e thibela liphoso tse peli tse turang: ho haha ​​​​boto e sa khoneng ho pholisa ka ho lekaneng ka matla a lekantsoeng, le ho totobatsa dielectric ka litšenyehelo tse sa hlokahaleng.

Dikenyo tsa FEA bakeng sa ketsiso ya aluminium LED PCB:

• Khanyetso ea mocheso ea sephutheloana sa LED (θ_j-s, ho tsoa ho leqephe la data)
• Matla a LED a pele ho nako ea ts'ebetso
• Litekanyo tsa Pad le thermal slug
• Kereiti le botenya ba dielectric (ena ke paramethara eo u e rarollang)
• Litekanyo tsa motheo oa aluminium le motsoako
• Boleng ba TIM ba ho hanyetsa Heatsink le sebopeho sa ho kenya
• Mocheso o sebakeng se bataletseng (bobe ka ho fetisisa: hangata ke 50–60°C bakeng sa mabone a koetsoeng)

Seo tlhahiso ea ketsiso e u bolellang sona:

• Mocheso o phahameng ka ho fetisisa oa khokahanyo ea LED — bapisa le tekanyo ea T_j (hangata 125–150°C bakeng sa liphutheloana tsa LED tsa sejoale-joale)
• Libaka tse chesang tse tsoang ho lihlopha tsa LED — haeba li-LED li behiloe haufi haholo, khanyetso ea mocheso e tsoang mehloling ea mocheso ea LED e haufi e eketsa mocheso oa junction
• Tc ea dielectric e hlokahalang ho lula ka har'a tekanyetso ea mocheso oa junction

Highleap Electronics e fana ka tšehetso ea ketsiso ea mocheso ea MCPCB bakeng sa bareki ba hlokang ho netefatsa litlhaloso tsa bona tsa stack pele ba itlama ho hlahisa. Sena se thusa haholo ha khetho pakeng tsa dielectric ea 2.0 le 3.0 W/m·K e ama litšenyehelo tsa thepa haholo.

Jiometri ea Pad ea LED: Ho nepahala ha Footprint le Tšepo ea Kopanyo ea Solder

Jeometri ea Pad ho li-PCB tsa LED tsa aluminium e na le litlamorao tse thata ho feta ho FR-4 e tloaelehileng hobane boima ba mocheso oa setsi sa aluminium bo holimo 'me taolo ea mocheso oa ho khutla hape e thatafala. Liphoso tse tloaelehileng tsa moralo oa Pad:

Di-pad tse kgolo tsa mocheso : Pedi ya thermal slug e kgolo ho feta footprint ya sephutheloana sa LED e etsa letamo la solder nakong ya phallo e ntjha e ka ntshang solder ho tswa ho di-pad tsa matshwao, e leng se bakang ho se lekane ha manonyeletso di-pad tsa matshwao/anode/cathode. Tekanyo ya pedi ya thermal ke 0–0.1 mm ka lehlakoreng le leng e kgolo ho feta pedi ya thermal slug, e seng 0.3–0.5 mm jwalo ka ha ho boletswe ka dinako tse ding bakeng sa FR-4.

Karolelano ea ho buloa ha maske ea solder : Bakeng sa li-pad tse kholo tsa mocheso (>3 × 3 mm), sebelisa lesoba la maske ea solder le arotsoeng ka likarolo - masoba a mangata a manyane ho fapana le pad e le 'ngoe e pepesitsoeng ka botlalo - ho laola bophahamo ba peista le ho thibela ho tsoa. ​​Shebana le ho pepesehela sebaka sa koporo sa 50–70% bakeng sa li-pad ≥ 9 mm².

Pad coplanarity : Mapolanka a aluminium a nang le phapang ea botenya ba dielectric e kobeha hanyane nakong ea phallo e ncha. Pad coplanarity ea ≤0.05 mm e ka finyelloa ka botenya bo laoloang ba dielectric. Haeba khatiso ea hau ea peista e itšetlehile ka coplanarity e tiileng, buisana ka sena le fektheri e le tlhaloso e laoloang. Hlahloba hore na moralo oa maske oa solder ho li-PCB o ama chai ea kopano joang holim'a li-substrate tsa mantlha tsa tšepe.

Bophara ba Moqolo oa Koporo bakeng sa Likhoele tsa LED tse nang le Matla a Phahameng

Tekanyetso ea IPC-2152 (eo pele e neng e le IPC-2221) e fana ka tšupiso ea bophara ba trace vs. bokhoni ba hona joale. Ho li-PCB tsa aluminium LED, sebelisa litafole tsa trace tsa lera la kahare ho fapana le lera la kantle - hobane trace e holim'a metsi empa motheo oa aluminium o monya mocheso o tsoang ka tlase, o pheta-pheta ka mokhoa o itseng boitšoaro ba mocheso oa lera la kahare.

Litataiso tse sebetsang tsa bophara ba mohlala bakeng sa koporo ea 1 oz holim'a li-PCB tsa LED tsa aluminium, bophahamo ba 10°C:

Bakeng sa maqhubu a kaholimo ho 5 A, fetela ho koporo ea 2 oz kapa 3 oz. Bophara ba trace bo hlokahalang ho 1 oz bakeng sa 10 A (5 mm) bo ja sebaka sa moralo se sebelisoang hamolemo bakeng sa li-LED tse ling meralong e nang le bongata bo phahameng. Hlahloba melao-motheo ea moralo oa PCB ea koporo e boima ha boima ba koporo bo feta 2 oz.

Libaka tsa ho Boloka le Sebaka sa ho Khema bakeng sa Bakhanni ba LED ba Kopaneng

Meralo e mengata ea aluminium LED PCB e kopanya potoloho ea mokhanni oa LED botong e le 'ngoe le sehlopha sa LED. Sena se theha sebaka sa motlakase o phahameng (lehlakore la ho kenya mokhanni: 100–350V AC kapa DC) haufi le khoele ea LED ea motlakase o tlase. Melao ea moralo:

Sebaka sa ho tjhesa : IEC 60950-1 le IEC 62368-1 di hlalosa ditlhoko tsa ho tjhesa le ho tlosa dikontraka tsa motlakase o phahameng le o tlase. Bakeng sa ho kenya mocheso o matlafaditsweng ho motlakase o sebetsang wa 250V AC, sebaka se tlase sa ho tjhesa ho PCB ke 6.4 mm (Tshilafalo ya Tekanyo ya 2, Sehlopha sa Dintho IIIa). Ho di-PCB tsa aluminium LED moo motheo wa aluminium o leng boemong ba chassis, sebaka ho tloha ho kontraka efe kapa efe e phelang ho ya pheletsong ya boto e haufi kapa lesoba la ho kenya le sona se hloka tlhahlobo ya ho tjhesa.

Ho thibela motlakase o phahameng ho tloha masobeng a ho kenya : Masoba a ho kenya a aluminium a hokahanya setsi le chassis ea sesebelisoa. Motsoako ofe kapa ofe oa motlakase o phahameng o tlameha ho boloka sebaka sa ho kheloha/ho kheloha ho tloha masobeng ana, ho latela bophara ba sehokelo se tsamaisang motlakase.

Di-pad tsa thermal tsa Driver IC : Di-IC tse ding tsa LED tsa driver di pepesitse di-pad tsa thermal ka matla a phahameng a motlakase (eseng mobung). Netefatsa motlakase wa di-pad pele o hlalosa di-solder maske le ho tsholoha ha koporo haufi le dikarolo tsena.

Melao ea DFM e Ikhethang ho Aluminium LED PCB Sebopeho

Moralo oa ho Etsa Lintho tse ka Hare ho li-substrate tsa aluminium o fapana le FR-4 libakeng tse 'maloa:

Ha ho na li-vias ka har'a li-pad tsa thermal : Ho fapana le FR-4 moo ka linako tse ling ho sebelisoang via-in-pad e nang le koporo e tlatsang, li-PCB tsa aluminium tsa LED ha li tšehetse li-vias tse patiloeng kapa tse foufetseng. Tsamaiso eohle e tlameha ho etsoa ka lera le le leng la koporo. Ho tšela ha koporo le mesaletsa e pharaletseng ho nkela sebaka sa ho hasana ha mocheso ho thehiloeng ho via.

Lesale le lenyenyane la annular bakeng sa ho tjheka aluminium : Ka lebaka la ho taboha ha disebediswa tsa ho tjheka tsa aluminium, ho tjheka ha drill ho phahame hanyane ho feta ho FR-4. Lesale le lenyenyane la annular bakeng sa masoba a platilweng hodima di-PCB tsa aluminium tsa LED e lokela ho ba 0.25 mm, eseng 0.15 mm jwalo ka ha ho ka amoheleha ho FR-4.

Ho thibela likarolo ho tloha meleng ya V-score : Ho thibela ho tloha meleng ya V-score ke 0.5 mm bakeng sa dikarolo tse ho FR-4. Ho aluminium, phapang ya botebo ba lehare la V-score e ka ba ±0.1 mm, mme lintlha tsa aluminium di baka tshitiso e nyane hodima bokahodimo. Eketsa ho thibela dikarolo ho tloha meleng ya V-score ho ya ho 0.75 mm ho di-PCB tsa aluminium tsa LED.

Ho maneha ka lehlakore ha ho fumanehe : Li-PCB tsa Aluminium LED ha li tšehetse ho maneha ka lehlakore. Tlhokahalo efe kapa efe ea khokahano ea motlakase moeling oa boto e tlameha ho etsoa ka li-pad tse huloang morao ho tloha moeling ka ≥0.5 mm.

Bakeng sa tlhahlobo e felletseng ea DFM pele o kenya moralo oa hau bakeng sa tlhahiso, sebelisa lethathamo la PCB DFM e le referense ea pele ho nehelano.

Lethathamo la ho hlahloba la ho Qetella Moralo bakeng sa Tlhahiso ea PCB ea Aluminium LED

Pele o romela difaele ho moetsi:

• Lifaele tsa Gerber: lera la koporo, karolo e ka holimo ea maske ea solder, karolo e ka holimo ea skrine ea silika, moralo oa boto (DXF kapa lera le inehetseng la Gerber)
• Faele ea ho phunya: masoba 'ohle a nang le bophara, tlhaloso e phuthetsoeng/e sa phutheloang
• Tlhaloso ea Stack-up: sehlopha sa aluminium, botenya, sehlopha sa dielectric Tc, boima ba koporo, botenya bohle ba boto
• Tlhaloso ea ho qetela holim'a bokaholimo: Botenya ba khauta/nikele ea ENIG, kapa HASL/OSP
• Tlhokahalo ea motlakase oa pitsa ea Hi-pot
• Sehlopha sa IPC (2 kapa 3)
• Litlhaloso tse laoloang: mamello ea botenya ba dielectric, mamello ea botenya ba koporo
• 'Mala oa maske oa solder le karolelano ea ho buleha holim'a li-pad tse kholo tsa mocheso
• Lintlha tsa ho kenya chamfer ea lesoba kapa sinki e ka morao haeba ho hlokahala

Sehlopha sa boenjiniere sa Highleap Electronics se etsa tlhahlobo ea mahala ea DFM lifaeleng tse rometsoeng pele se qotsa, se khetholla mathata afe kapa afe a ka holimo pele e e-ba liphoso tsa tlhahiso kapa liboto tse hanetsoeng. Tlhahlobo e khutlisoa matsatsing a 1-2 a mosebetsi.

LBH

Ke sesebelisoa sefe sa ketsiso seo ke lokelang ho se sebedisa bakeng sa moralo wa aluminium LED PCB wa mocheso? ANSYS Icepak le Mentor FloTHERM ke disebediswa tse felletseng tsa FEA tse nang le dilaeborari tsa thepa bakeng sa dielectric tsa MCPCB. Bakeng sa diphetho tse potlakileng nakong ya moralo wa pele, disebediswa tsa ketsiso tsa moetsi wa LED (Lumileds SiteMap, OSRAM LED Expert) di kenyeletsa mehlala e nolofaditsweng ya mocheso. Ketsiso efe kapa efe e molemo ho feta ho se be le ketsiso - esita le mohlala wa spreadsheet wa khanyetso ya mocheso e kopanang le tikoloho o tshwara diphoso tse kgolo tsa moralo pele ho prototyping.

Nka sebetsana joang le lifofane tsa fatše le tsa motlakase holim'a PCB ea LED ea aluminium ea lera le le leng? Liboto tsa lera le le leng ha li na sefofane sa fatše ka kutloisiso ea setso ea FR-4 multilayer. Matla le fatše (kapa ho khutla ha hona joale) li tlameha ho tsamaisoa e le mesaletsa e arohaneng. Ho tšoloha ha koporo sebakeng se sa sebelisoang ho ka sebetsa e le litsela tsa ho khutla ha hona joale empa ha li hokahane ka motlakase le setsi sa aluminium. Setsi sa aluminium e ka ba fatše sa chassis kapa se phaphametseng, ho latela moralo oa sesebelisoa - eseng fatše ea potoloho ka bohona.

Ke qetello efe ea pad eo ke lokelang ho e totobatsa bakeng sa li-array tsa COB LED tse holim'a mapolanka a aluminium? ENIG ke khetho e nepahetseng bakeng sa kopano ea COB (chip-on-board) ea LED PCB . Bokaholimo bo bataletseng, bo ka ikatisoang hape bo bohlokoa bakeng sa lits'ebetso tsa ho kopanya li-die attach le terata tse sebelisoang tlhahisong ea COB. Phapang ea bokaholimo ba HASL ha e lumellane le mamello ea bophahamo ba li-bond kopanong ea COB.

Motheo oa aluminium o ama boemo ba phallo ea SMT joang? Motheo oa aluminium o monya mocheso nakong ea ho phahama ha motlakase, o hloka sekhahla se liehang sa ho phahama ha motlakase (boholo ba 2°C/s) le mocheso o ka bang holimo oa sebaka sa tlhoro ho fihlela mocheso o lekaneng oa pad. Motheo o boetse o boloka mocheso ka mor'a ho tloha libakeng tsa tlhoro, o eketsa nako ka holim'a metsi. Kopa boemo bo inehetseng ba phallo ea motlakase ho molekane oa hau oa kopano haeba u fetola ho tloha ho FR-4 ho ea ho li-PCB tsa LED tsa aluminium.