The Bleeding Edge:印制电子产品遇到LED
- 2/15/2010
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绿色、低成本、高科技印制电子电路(PEC)正在步入到各种各样的电子应用之中。PEC和LED电路板匹配得非常完美。一种新的感光介质油墨“银弹”在这方面起到了帮助。
其中一个版本的LED电路板采用了一个小的高热能设备,需要大量的散热设施,以及在冷却水槽和LED中的小电路片之间的良好的散热。同样要求低成本。另一个LED电路板的版本是低技术含量的,低价格的1到2层电路板。
通过热应用,LED芯片必须保持在140℃左右的低温,但这是典型FR-4绝缘板的隔热性能难以实现的。为了在设计上解决这个问题,开发了一个新的纳米陶瓷热介质感光导电油墨。分散在环氧树脂基油墨中的陶瓷,有着类似于最好的(昂贵的)热层压板的导热系数。
然而,感光介质墨水技术带来了一些很大的优点:它可以直接应用到FR-4载体平面上,或直接在散热片上,或用于散热的铜片上。为了有效地创建电路轨迹,纳米银墨被应用到电解质油墨沟槽中,形成LED功能轨迹。如果需要多层,可成像的电解质油墨可以在多层上创建夹层,链接孔和轨迹。这项技术被称之为“银弹”。
银弹可以适用于几乎任何材料。对于低膨胀系数(CTE)应用程序,你可以直接在不胀钢、钼、碳纤维片材、硅、陶瓷、防水纸或几乎任何适合的材料上打印绝缘体和和导线。对于普通PCB的更换,我们可以使用FR-4或任何其它层压板。基板和散热片LED组合或高热量应用程序可以使用铝、铜、铝,甚至铝散热片,并把电路直接应用到散热片上。印制过程也适用于个别小零件,如散热片的平面背面。当印制电路的时候,这些部件可以有深度,除了平板,过程中没有任何要求。
LED散热模块如图1所示,印有1-4mil厚度的导热电介质和银低电阻导线,直接添加到散热片。
PEC LED板很容易适应电路板直接在散热片上的现场制作。或者,我们可以很容易地制造银印制的FR-4电路内部,因为没有湿法制成的要求,只是一个网框、一个烤箱、一曝光室,一个小型钻/路由器和一个绿色的开发。银弹技术很容易,任何工厂都可以快速地学习这个制成。
此外,成像过程绝缘油墨可以创建热口袋,该口袋可以由高导电的银加载。这些银热塞如果需要的话可以被电隔离,或应用于链接金属核心和散热片。
银填充热塞直接连接到铝或铜散热片上,从而进一步进行热转移(见图2)。
图2. 银填充热塞层连接到铝、铜散热片。
银导体油墨易焊接,从而消除了PCB制成中昂贵的部分:最后完成电镀罐。一个简单的低成本的LED电路可以在廉价的FR - 2层压板上制造。一层银纳米导电油墨可以通过丝网印刷来应用,经过四分钟的熔丝,一个兼容的热固化阻焊膜被屏蔽了。纳米银墨的电阻比老的环氧基银粉导电油墨的阻力小10倍。
现代表面贴装LED具有专门的塞在LED之中。LED内部芯片发出的热量,这种塞在传递这些热量上起到了关键的作用。电路板上轨迹和固体银面积可以从这个塞上吸收和耗散热能。(见图3)。
图3. 在LED板上轨迹和固体银面积可以消耗热能。
最后,整个电路印刷的绿色效应是多方面的:首先,PEC不需要任何蚀刻、电镀铜或platting bath。下一步,我们去除了微蚀刻,然后desmear baths。银轨迹的印制去除了压膜,脏乱有污染的干膜剥离和整个废物处理设施。PEC还去除了FR-4层压和大部分钻探空间。
银弹油墨由Caledonia Controls分配。要获取更多信息,请联系Mike Dubois。
Robert Tarzwell是DMR公司的总裁,DMR是一个技术和资源供应商。联系他,请点击bob@dmrpcb.com。
