Что такое металлическая подложка?

Что такое металлическая подложка?

Металлическая подложка — это тип печатной платы, которая включает металлическую подложку. Эта особенность становится все более важной для светодиодного освещения, которое требует эффективного рассеивания тепла. В результате вырос спрос на металлические подложки, такие как алюминиевые и медные. В отличие от стандартных печатных плат, металлические подложки эффективно рассеивают тепло, предотвращая высокие температуры, которые могут сократить срок службы компонентов.

Технология рассеивания тепла также имеет решающее значение в силовой электронике. Подложки из карбида кремния (SiC), подложки из нитрида галлия (GaN) и подложки усилителей — все они выигрывают от использования подложек на металлической основе.

Применение подложек на металлической основе

Подложки на металлической основе служат различным целям, включая подложки для светодиодного освещения, защиту электронных компонентов от теплового повреждения, охлаждение полупроводниковых приборов в силовых приложениях и функционирование в условиях высоких температур.

Помимо светодиодных приложений, металлические подложки помогают управлять теплом, выделяемым полупроводниковыми элементами в силовых устройствах, предотвращая тепловые повреждения в гибридных ИС автомобильной электроники, корпусах с высокой плотностью монтажа, солнечных системах генерации энергии и бытовых приборах.

Принцип металлических подложек

Типичная структура металлической подложки включает в себя изолирующий слой поверх металлической пластины (например, алюминия, меди или нержавеющей стали), покрытый слоем медной фольги. Алюминий и медь, известные своей превосходной теплопроводностью по сравнению со смолами и керамикой, являются обычно используемыми металлами, которые обеспечивают эффективное рассеивание тепла от светодиодов и других устройств.

Толщина изолирующего слоя является критическим фактором эффективности рассеивания тепла. Более тонкий слой улучшает рассеивание тепла, но может снизить сопротивление напряжению. Содержание наполнителя в изолирующем слое также влияет на способность рассеивания тепла.

По сравнению со стандартными неметаллическими подложками FR-4, теплопроводность которых составляет около 0,38 Вт/м-К, подложки с металлическим основанием могут похвастаться теплопроводностью от 1,1 до 2,5 Вт/м-К, что обеспечивает более быструю передачу тепла и улучшенные характеристики рассеивания.

Типы подложек с металлическим основанием

В основном существуют два типа подложек с металлическим основанием:

1. Алюминиевые подложки

Алюминиевые подложки, которые популярны благодаря своей легкости и эффективному рассеиванию тепла, в основном используются в светодиодном освещении. Эти подложки состоят из медной фольги, изолирующего слоя и алюминиевого основания.

Существует два варианта алюминиевых подложек: двухсторонние алюминиевые базовые подложки, предназначенные для одностороннего монтажа, и двухсторонние алюминиевые сердечниковые подложки, включающие в себя изолирующий слой и медную фольгу с обеих сторон алюминиевого основания.

2. Медные подложки

Медные подложки, обеспечивающие примерно в 1,7 раза большую теплоотдачу, чем алюминиевые, идеально подходят для компонентов с высоким тепловыделением. Эти подложки тяжелее и дороже своих алюминиевых аналогов, но их превосходное рассеивание тепла делает их ценными для определенных применений.

Другая информация о подложках на металлической основе

Преимущества подложки на металлической основе

1. Превосходное рассеивание тепла
Подложки на металлической основе превосходят по рассеиванию тепла по сравнению с традиционными подложками FR-4 и CEM-3 благодаря их металлическим основаниям с высокой теплопроводностью.

2. Повышенная размерная стабильность
Благодаря более низкому коэффициенту теплового расширения (КТР), чем у обычных подложек, металлические подложки обеспечивают улучшенную стабильность при колебаниях температуры.

3. Уменьшенная передача деформации
Отличное рассеивание тепла металлическими подложками приводит к меньшему повышению температуры и, следовательно, к минимизации искажений при передаче сигнала.

Металлические подложки используются в различных приложениях, включая преобразователи мощности, освещение, фотоэлектрические системы, подсветку, автомобильные светодиодные системы и бытовую технику, благодаря своим уникальным преимуществам.