PCB in alluminio per illuminazione LED: una guida alla progettazione
Perché i LED vanno su alluminio, come disporre la scheda affinché il calore la lasci davvero e cosa comunicare al produttore.
Perché i LED richiedono una scheda in alluminio
Un LED trasforma in luce solo una parte della sua potenza; il resto diventa calore. Più è caldo il giunto del LED, minore è l’emissione luminosa e più breve la vita. Sull’FR4, la cui conducibilità termica è di appena 0,3 W/m·K circa, il calore resta dove viene prodotto. Una scheda in alluminio (IMS) lo porta attraverso un sottile dielettrico nella base di alluminio e poi a un dissipatore o a un involucro.
Com’è costruita la scheda
Una scheda IMS ha tre strati: un circuito di rame, un sottile dielettrico termicamente conduttivo ma elettricamente isolante e una solida base di alluminio. Il dielettrico ha tipicamente uno spessore da 75 a 150 µm, con una conducibilità termica di circa 1–8 W/m·K a seconda della qualità; la base di alluminio è di solito da 1,0 a 2,0 mm. Normalmente c’è un solo strato di rame e nessun foro metallizzato. I dettagli sono nella pagina PCB IMS in alluminio.
Regole di progetto
- Pad termico: colleghi il pad termico del LED a un’ampia area di rame; quest’area diffonde il calore verso il dielettrico.
- Spessore del rame: 35 µm è la scelta abituale; usi 70 µm dove la corrente è elevata o le piste devono restare strette. Veda larghezza delle piste e corrente.
- Distribuisca i LED: non concentri tutte le sorgenti di calore in un angolo; un layout uniforme mantiene bassa la temperatura.
- Routing a strato singolo: dove le piste devono incrociarsi, usi ponticelli da zero ohm o componenti jumper anziché un secondo strato.
- Fori: solo fori di fissaggio non metallizzati; un foro metallizzato andrebbe in corto con l’alluminio. Tenga il rame lontano dai fori e dal bordo della scheda a una distanza adatta alla tensione di lavoro.
- Solder mask bianca: riflette la luce ed è una scelta comune per le schede LED; in tal caso la serigrafia deve essere nera (veda solder mask e serigrafia).
- Contorno: le schede in alluminio vengono separate quasi esclusivamente per fresatura, non con il V-cut.
Montaggio
La scheda funziona come percorso del calore solo se poggia piana sul dissipatore o sull’involucro con un buon contatto termico; usi un materiale di interfaccia termica ed eviti intercapedini d’aria. La base di alluminio è spesso collegata a massa o al telaio, quindi il dielettrico deve reggere la tensione: le schede IMS di PCB-ELECTRA ricevono un ulteriore test di rigidità dielettrica (veda test elettrico e AOI).
Cosa indicare in fase d’ordine
Spessore della base, conducibilità termica del dielettrico, spessore del rame, colore di maschera e serigrafia e contorno. La dimensione massima è 390 × 520 mm. Per la scelta tra FR4 e alluminio legga FR4 o alluminio. Configuri la Sua scheda nel calcolatore di prezzo oppure ci contatti.
Domande frequenti
Una scheda in alluminio può avere due strati di rame?
No. Le nostre schede in alluminio (IMS) hanno uno strato di rame sulla base di alluminio.
Perché sulle schede in alluminio si testa l'isolamento?
Il sottile dielettrico tra rame e alluminio deve reggere la tensione dell’applicazione, quindi su queste schede eseguiamo un test hi-pot.
Quale finitura superficiale ricevono le schede in alluminio?
HASL senza piombo, come le nostre altre schede.
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