浅谈LED铝基板散热知识及设计方法

aliang802

        LED线路设计为了更好的解决散热问题，LED和有些大功率IC需要用到铝基线路板。铝基板pcb由电路层(铜箔层)、导热绝缘层和金属基层组成。电路层要求具有很大的载流能力，从而应使用较厚的铜箔，厚度一般35μm~280μm;导热绝缘层是PCB铝基板核心技术之所在，它一般是由特种陶瓷填充的特殊的聚合物构成，热阻小，粘弹性能优良，具有抗热老化的能力，能够承受机械及热应力。IMS-H01、IMS-H02和LED-0601等高性能PCB铝基板的导热绝缘层正是使用了此种技术，使其具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能;金属基层是铝基板的支撑构件，要求具有高导热性，一般是铝板，也可使用铜板(其中铜板能够提供更好的导热性)，适合于钻孔、冲剪及切割等常规机械加工，工艺要求有：喷锡、沉金、抗氧化、镀金、无铅ROHS制程等。
        　　为什么要进行热设计

        　　高温对电子产品的影响：绝缘性能退化、元器件损坏、材料的热老化、低熔点焊缝开裂、焊点脱落；温度对元器件的影响:一般而言，温度升高电阻阻值降低，高温会降低电容器的使用寿命，高温会使变压器扼流圈绝缘材料的性能下降；一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C;度过高还会造成焊点合金结构的变化―IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低;结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致组件失效。

        　　散热设计的目的

        　　控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础，并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致，LED散热设计一般按流体动力学软件仿真和做基础设计.

        　　一、流体流动的阻力:由于流体的粘性和固体边界的影响，使流体在流动过程中受到阻力，这个阻力称为流动阻力，可分为沿程阻力和局部阻力两种；
        　　二、沿程阻力:在边界沿程不变的区域，流体沿全部流程的摩檫阻力；
        　　三、局部阻力:在边界急剧变化的区域，如断面突然扩大或突然缩小、弯头等局部位置，是流体的流体状态发生急剧变化而产生的流动阻力。
        　　通常LED是采用散热器自然散热，散热器的设计分为三步
        　　1:根据相关约束条件设计处轮廓图；
        　　2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化；
        　　3:进行校核计算。

        　　散热器的设计方法

        　　1、考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距；
        　　2、自然冷却散热器表面的换热能力较弱，在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响，所以建议散热齿表面不加波纹齿；
        　　3、自然对流的散热器表面一般采用发黑处理，以增大散热表面的辐射系数，强化辐射换热；
        　　4、由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击，建议大于5mm以上。

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threecai

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原来散热器发黑处理是为了增加辐射系数，学习了

wuyinglang

理论有了，生产出高品质的基板才是真家伙，楼主生产出来后，在论坛做次活动……

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aliang802

threecai 发表于 2016-4-13 11:40
专业！
原来散热器发黑处理是为了增加辐射系数，学习了

aliang802

wuyinglang 发表于 2016-4-13 12:44
理论有了，生产出高品质的基板才是真家伙，楼主生产出来后，在论坛做次活动…… ...

我们专注铝基板、铜基板有好些年了，定位在中高端，出口为主，品质绝对可以放心！

aliang802

yls123 发表于 2016-4-13 14:38
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aliang802

mpmpm 发表于 2016-4-13 14:48
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