Металлические подложки (IMS): 'Спаситель тепла' для светодиодов

Содержимое

• Ключевые моменты.
• Критическая необходимость эффективного рассеивания тепла в светодиодах
• Что такое металлические субстраты (IMS)?
• Технические характеристики и механизмы передачи тепла IMS
• IMS против традиционных ПХБ: сравнительный анализ
• Реальные приложения IMS в светодиодах и силовых модулях
• Ведущие производители и отраслевое применение
• Проблемы и будущее
• Часто задаваемые вопросы

Ключевые моменты.

1Металлические основные субстраты (IMS) необходимы для применения высокомощных светодиодных ламп, обеспечивая в 5-10 раз более высокую эффективность рассеивания тепла по сравнению с традиционными FR4 PCB.
2ИМС на основе алюминия и меди являются наиболее распространенными типами, использующими изоляционные слои с керамическими наполнителями для эффективной передачи тепла.
3.IMS играет решающую роль в таких приложениях, как светодиодные фары и модули зарядки электромобилей, обеспечивая надежность и долговечность компонентов.

Критическая необходимость эффективного рассеивания тепла в светодиодах

В области современного освещения и энергетической электроники светоизлучающие диоды (ЛЭД) произвели революцию в отрасли благодаря своей энергоэффективности и долгой продолжительности жизни.поскольку светодиодные технологии продвигаются к более высокой мощности для таких приложений, как автомобильные фары и промышленное освещениеСлишком высокая температура может значительно снизить производительность светодиодов, снизить эффективность освещения и сократить их срок службы.в высокопроизводительных электронных устройствах, таких как модули зарядки электромобилей (EV)Для предотвращения неисправностей компонентов и обеспечения безопасной работы очень важно эффективное рассеивание тепла.

Что такое металлические субстраты (IMS)?

Металлические основные субстраты представляют собой специализированные материалы для печатных плат, предназначенные для повышения теплораспределения.Эти субстраты состоят из трех основных слоев.: металлическая основа (алюминий или медь), изоляционный слой и верхний медный слой для следов цепей.часто заполненные керамическими материалами, обеспечивает электрическую изоляцию между металлической основой и трассами цепи.такие как светодиоды или силовые полупроводники, окружающей среде.

Технические характеристики и механизмы передачи тепла IMS

Состав материала
1Основной металл: Алюминий является наиболее часто используемым металлом из-за его хорошей теплопроводности (около 200 - 240 Вт/мк), легкого веса и экономической эффективности.предлагает еще более высокую теплопроводность (400 W/m·K), что делает его подходящим для применения с чрезвычайно высокими тепловыми нагрузками, хотя он дороже и тяжелее.
2Изоляционный слой: Изоляционный слой обычно состоит из полимерной матрицы, заполненной керамическими частицами, такими как оксид алюминия или нитрид алюминия.Эти керамические наполнители повышают теплопроводность изоляционного слоя, сохраняя при этом электрические изоляционные свойства.

Процесс теплопередачи

Когда тепло генерируется компонентами, установленными на IMS, оно сначала проходит через верхний медный слой до изоляционного слоя.Затем изолирующий слой, заполненный керамикой, передает тепло на металлическую основу.Наконец, металлическая основа рассеивает тепло в окружающий воздух посредством конвекции и излучения.Этот многослойный механизм передачи тепла обеспечивает быстрое выведение тепла из компонентов, сохраняя их рабочую температуру в безопасных пределах.

IMS против традиционных ПХБ: сравнительный анализ

Реальные приложения IMS в светодиодах и силовых модулях

Светодиодные фары.
В автомобильных светодиодных фарах IMS широко используется для управления теплом, вырабатываемым высокомощными светодиодными батареями.светодиодные фары требуют эффективного рассеивания тепла для поддержания постоянной яркости и предотвращения преждевременного отказаАлюминиевая IMS обеспечивает эффективное решение, гарантирующее, что светодиоды могут работать непрерывно в течение длительных часов без перегрева.

Модули зарядки электромобилей
Станции зарядки электромобилей, особенно высокомощных, используют IMS для зарядки своих модулей.Модули питания бортового зарядного устройства Tesla (OBC) используют IMS для рассеивания тепла, вырабатываемого во время зарядкиВысокая теплопроводность IMS помогает поддерживать надежность силовых полупроводников, таких как IGBT (изолированные двери биполярных транзисторов),которые имеют решающее значение для эффективного преобразования мощности в зарядных устройствах для электромобилей.

Ведущие производители и отраслевое применение

Несколько производителей находятся на переднем крае в производстве высококачественных IMS.и Shengyi Technology предлагают ряд продуктов IMS с различными спецификациями для удовлетворения различных требований приложенияПоскольку спрос на энергоэффективное освещение и высокопроизводительную электронику продолжает расти, внедрение IMS быстро растет в различных отраслях.

Проблемы и будущее
1Стоимость: относительно высокая стоимость IMS по сравнению с традиционными ПХБ остается проблемой, особенно для затратно-чувствительных приложений.по мере увеличения объемов производства и улучшения производственных процессов, расходы, как ожидается, уменьшатся.
2Сложность проектирования: проектирование с помощью IMS требует тщательного рассмотрения термического управления и электрической изоляции.Инженеры должны оптимизировать планировку, чтобы обеспечить максимальное рассеивание тепла и предотвратить электрические помехи.
3.Будущие тенденции: В настоящее время ведутся исследования, направленные на разработку IMS с еще более высокой теплопроводностью и лучшими электроизоляционными свойствами.интеграция IMS с другими передовыми технологиями охлаждения, такие как жидкое охлаждение, могут еще больше улучшить возможности рассеивания тепла.

Часто задаваемые вопросы
Почему IMS лучше, чем традиционные PCB для светодиодных приложений?
IMS обеспечивает значительно более высокую эффективность рассеивания тепла, что необходимо для высокомощных светодиодов.что приводит к снижению производительности и сокращению срока службы.
Может ли IMS использоваться в низкомощных приложениях?
В то время как IMS в основном предназначен для высокомощных приложений, он также может использоваться в низкомощных приложениях, где требуется лучшее управление теплом.Эффективность затрат может быть фактором, который следует учитывать для сценариев низкой мощности..
Как выбор между алюминиевыми и медными ИМС зависит от применения?
Алюминиевый IMS подходит для большинства общих высокомощных приложений из-за его хорошей теплопроводности, легкого веса и экономичности.Медный IMS предпочтительнее для применения с чрезвычайно высокими тепловыми нагрузками, такие как высококачественные серверные источники питания или аэрокосмическая электроника, где его превосходная теплопроводность может иметь существенное значение.

Металлические ядерные субстраты (МКС) оказались незаменимыми в мире мощных светодиодов и мощной электроники.Их способность эффективно рассеивать тепло делает их "спасителями тепла" для применений, где надежная производительность и долговечность компонентов имеют решающее значение.Поскольку технологии продолжают развиваться, IMS, вероятно, будет играть еще более важную роль в стимулировании инноваций в области освещения и управления энергией.