铝基板【铝基板散热设计方案】
铝基板的导热系数
铝基板的导热系数铝基板是一种常用的散热材料，其导热系数是衡量其导热性能的重要指标。
本文将以铝基板的导热系数为标题，探讨铝基板的导热性能及其在实际应用中的重要性。
一、导热系数的定义和意义导热系数，也称热导率，是指材料单位温度梯度下单位厚度的热通量。
导热系数越大，表明材料的导热性能越好，即能够更快地传导热量。
铝基板作为一种散热材料，其导热系数的大小直接影响着其散热效果的好坏。
铝基板的导热系数较高，一般在150-220 W/(m·K)之间。
相比之下，铜的导热系数约为400 W/(m·K)，虽然铝的导热性能不及铜，但其重量轻、价格低廉，因此在一些轻量化和成本敏感的应用中，铝基板得到了广泛的应用。
三、铝基板的导热性能优势1. 高导热系数：铝基板具有较高的导热系数，能够快速传导热量，有效提高散热效果。
2. 轻质化设计：铝基板相对于其他散热材料而言重量较轻，适用于对重量要求较高的场合，如移动设备、航空航天等领域。
3. 良好的机械性能：铝基板具有较好的机械强度和刚性，能够承受一定的物理压力，保证散热器的稳定性和可靠性。
4. 良好的加工性能：铝基板易于加工成各种形状和尺寸，满足不同应用场景的需求。
四、铝基板导热系数在实际应用中的重要性1. 电子产品散热：铝基板广泛应用于电子产品的散热器中，如计算机、手机、电视等设备，能够有效降低元器件的工作温度，提高设备的稳定性和寿命。
2. 电力电子领域：在高功率电子器件中，往往需要较高的散热性能，铝基板由于其良好的导热性能而被广泛应用于电力电子领域。
3. LED照明领域：LED照明产品的散热问题一直是制约其发展的关键因素之一，铝基板能够提供良好的散热性能，保证LED的工作温度，提高照明效果和寿命。
4. 太阳能领域：太阳能电池板的散热问题会影响其转换效率和寿命，铝基板具有良好的导热性能，能够帮助太阳能电池板快速散热，提高能量转化效率。
铝基板的导热系数是衡量其导热性能的重要指标。
高散热基板(铝基+FR-4芯板)制作方法
印制电路信息2020 No.06高散热基板（铝基+FR-4芯板）制作方法蓝春华 张鸿伟 沙伟强（景旺电子科技（龙川）有限公司，广东 龙川 ５１７３７３）（广东省金属基印制电路板工程技术研究开发中心，广东 河源 ５１７３７３）摘 要 随着电子产品的高密度、多功能及微电子集成技术的高速发展，对ＰＣＢ的散热要求越来越高。
文章以一款四层印制板与铝基混压的产品为研究对象，重点介绍了产品工艺流程设计、粘结层材料选择、压贴等关键制作技术，最终获得高耐热性的铝基多层板。
关键词 铝基板；混压；粘结层中图分类号：TN 41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2020）06-0052-03Manufacturing of high heat dissipation PCBLan Chunhua Zhang Hongwei Sha WeiqiangAbstract With the rapid development of high density, multi-function and microelectronic integration technologyof electronic products, the requirement of PCB heat dissipation is becoming higher and higher. In this paper, a four layer high heat dissipation substrate mixed laminated with PCB and aluminium Substrate product is taken as the research object. The key manufacturing technologies, such as process design, material selection of bonding layer and pressing, are mainly introduced. The aluminium Substrate multilayer board with high heat resistance is obtained as a result.Key words Aluminum Substrate; Mixed Laminated; Bonding Layer0 前言随着电子产品向轻、薄、小、高密度和多功能的高速发展，对印制电路板（PCB）的散热性要求越来越高，如何寻求散热及结构设计的最佳解决方案，已成为当今电子产品设计的一大难题[1]。
铝基板和fr4的热阻
铝基板和fr4的热阻铝基板和FR4是常见的印刷电路板材料，它们在电子设备中起到重要的作用。
本文将重点介绍它们的热阻，并探讨如何选择合适的材料以满足特定需求。
首先，让我们来了解铝基板的热阻。
铝基板是以铝为基材的，它具有优异的散热性能。
相比于其他常见材料，如FR4和陶瓷基板，铝基板具有更好的热导率。
这意味着铝基板能够更快速地传导热量并将其分散到周围环境中。
铝基板的热阻主要受到两个因素的影响：材料的热导率和板厚。
一般来说，热导率越高，热阻越低。
因此，在选择铝基板时，我们应该关注其热导率。
一般而言，高纯度的铝基板热导率优于合金铝基板。
此外，板厚也会影响热阻，通常来说，较厚的铝基板热阻较低。
接下来，我们来看一下FR4材料的热阻。
FR4是一种常见的玻璃纤维增强环氧树脂材料，在PCB制造中广泛应用。
相比于铝基板，FR4的热导率相对较低，因此其热阻较高。
FR4的热阻主要受到板材的厚度和玻璃纤维含量的影响。
较薄的FR4板材热阻相对较低，因为热量更容易从板材传导到环境中。
此外，增加玻璃纤维的含量也可以降低FR4的热阻，因为纤维具有较高的热导率。
选择合适的材料对于满足特定需求非常重要。
如果你需要在高温环境下进行散热，或者需要大量的热量传导，那么铝基板是一个更好的选择。
然而，如果你的应用对热阻要求不高，或者需要较高的电气绝缘性能，那么FR4是一个更适合的选择。
在选择材料时，也要考虑到成本和制造工艺的因素。
铝基板的制造成本相对较高，而FR4则较为常见和经济实惠。
此外，FR4在PCB 制造工艺中更为常见，因此具有更高的可用性和可靠性。
总之，铝基板和FR4是常见的印刷电路板材料，它们在散热性能和热阻方面存在差异。
选择合适的材料应该根据特定需求来确定，同时还要考虑成本和制造工艺等因素。
希望通过本文的介绍能够对材料选择有所指导，以满足不同应用领域的需求。
pcb铝基板设计注意事项
pcb铝基板设计注意事项
1. 确保铝基板的导热性能良好，选择厚度合适的铝基板材料，以提高散热效果。
2. 铝基板的尺寸与电路板的尺寸要匹配，避免出现尺寸不符合的情况。
3. 铝基板的电气绝缘性能较差，因此在设计过程中应注意避免导线与铝基板接触，以防止短路。
4. 在布局电路元件时，应考虑铝基板的导热特性和散热需求，合理布置元件位置，以达到最佳散热效果。
5. 注意铝基板的厚度，过大的厚度可能会增加制造成本、增加重量、降低散热效果；过小的厚度可能会导致不稳定的承载能力。
6. 在设计时应尽量避免过于复杂的布局和线路路径，以降低制造成本和提高生产效率。
7. 对于需要固定散热片或其他散热装置的情况，应注意选取合适的固定方式，确保固定牢固并与铝基板良好接触，以增加散热效果。
8. 在铝基板上进行布线时，避免线宽过细或过短，以免增加线路阻抗、降低信号传输质量。
9. 注意铝基板与其他材料之间的热膨胀系数差异，以免因热胀冷缩造成应力过大、引起焊点开裂或元件松动等问题。
10. 在设计完成后，应进行充分的电路仿真和热仿真分析，以确保设计的可靠性和性能。
LED铝基板散热教程
LED怕热是业界众所皆知之事，因为热会影响LED的光衰及寿命。
今天在此介绍一种LED 应用产品之组装新工艺——LED导、散热之热通路无胶水化制程，与诸位读者共享!目前LED 应用产品的组装(包括用料、组装方法与步骤)大致如下：1、将LED光源(主要是贴片式SMD LED，如Luminleds Luxeon、Cree X Lamp等)以锡焊方法固定于铝基板上。
2、铝基板涂抹导热膏(或使用导热硅胶片)后再以螺丝固定于散热机构件(主要是散热鳍片)上。
胶水是一种高分子化合物，通常受温度、水分、紫外线等诸多因素影响而变质，还会随着时间而劣化，以至于影响其导热功效。
由上述结构与制程可知：自LED晶粒产生热能后，不断传递热能至散热鳍片，散热鳍片再与空气交换热量，其LED导、散热的热通路常存有3层胶水：1、第一层胶水：固晶胶；2、第二层胶水：铝基板中铜箔与铝板的导热黏着胶；3、第三层胶水：铝基板涂抹导热膏(或使用导热硅胶片)。
图1 一般的导、散热结构固晶胶市场上LED封装多以固晶胶将晶粒黏结于支架(或固晶座、固晶基板)上。
无论固晶胶选用导电胶或非导电胶(又称绝缘胶)，都具有胶水成份和胶的特质。
为提升封装的导热效果，有业者改以共晶制程取代固晶胶制程，如Cree，也有封装业者以锡膏经回流焊制程取代固晶胶制程。
以上两者，无论是共晶制程，亦或是以锡膏经回流焊制程以取代固晶胶制程，都是为了避免使用胶水。
铝基板中铜箔与铝板的导热黏着胶铝基板结构是通过导热黏着胶将铝基板成份的铜箔与铝板黏着结合。
其中，依导热黏着胶的导热系数值差异又区分为：低导热铝基板、中导热铝基板、高导热铝基板、超高导热铝基板等不同等级。
但铝基板始终脱离不了存有导热黏着胶的胶水成份。
铝基板涂抹导热膏(或使用导热硅胶片)为使铝基板与散热机构件(主要是散热鳍片)紧密结合，并从铝基板与散热机构件的间隙排除对其导热功效有极大影响的空气，LED 应用厂商组装时通常在铝基板涂抹导热膏后再以螺丝固定于散热机构件上来应对。
铝基板电路设计与热传导
在LED 灯饰行业中，热传导与散热问题是目前灯饰设计的一个重要环节，也可以说，如果设计过程中，热传导与散热问题没有解决的话，这款产品极有可能是个废品！而且，热传导的问题没有解决，散热器做的再大也没有用。
所以，我就铝基板的热传导方面提供一个思路，以供大家参考。
铝基板作为一个特别重要的导热材料，在布线过程中有特别的要求。
下面就目前行业中最为常用大功率LED 来讨论一下用铜箔做热传导的方式。
在行业中，非常普遍的布线方式如下图：
LED 产生的热量仅靠同LED 热沉同样大的铜箔面传导到铝基板，剖视图如下：
铝基板
基板绝缘层
、导热铜箔
如果这样，导热路径可以这样解释：
LED 热沉-----导热硅脂-------与热沉同样大的铜箔------铝基板绝缘层------铝板-------散热器
可以从图中看出，LED 到铝基板的导热路径仅仅和LED 的热沉大小一样。
如果我们改变一下思路，将铝基板做如下设计，如下图：
我们都知道，铜的导热系数要比铝的的导热系数大很多，我们这样设计，将LED 热沉的焊盘用铜箔层尽可能加大，将LED 热沉传导的热量在铜箔层快速传导开，再传导到下层铝板上，人为增加导热路径，将大大降低LED 热沉的温度，尽可能的延长LED 的工作寿命。
铝基板的原理和应用
铝基板的原理和应用1. 简介铝基板是一种特殊的印制电路板（PCB），它的基材采用铝材料，与常见的玻璃纤维板不同。
由于铝基板具有良好的导热性能和机械强度，因此在高功率电子设备和LED照明等应用中得到广泛使用。
2. 铝基板的原理铝基板的原理主要涉及导热和电磁屏蔽两个方面：2.1 导热性能铝基板具有优异的导热性能，其热导率通常在1.0-10.0 W/m·K之间。
相比之下，常见的玻璃纤维板的热导率只有0.2-0.5 W/m·K。
这使得铝基板能够有效地将集成电路芯片产生的热量传递到较大的散热器中，从而降低温度，提高系统的可靠性和寿命。
2.2 电磁屏蔽性能铝基板的金属基材具有优良的电磁屏蔽性能，能够有效阻挡外界电磁干扰对电路的影响。
这在一些对抗电磁干扰要求较高的应用中尤为重要，例如通信设备、雷达系统等。
3. 铝基板的应用铝基板由于其特殊的性能，在多个领域得到了广泛应用，主要包括以下几个方面：3.1 LED照明铝基板在LED照明领域被广泛应用。
LED芯片的发光效率较高，但也会产生大量的热量。
铝基板能够有效地将这些热量散发到周围环境中，保证LED的正常工作温度，提高其寿命和亮度稳定性。
3.2 电源模块铝基板在电源模块中也扮演着重要的角色。
电源模块中的功率器件和电路元件通常需要较高的散热能力，以保持稳定工作温度。
采用铝基板作为基材，可以提供更好的导热性能，确保电源模块的高效稳定运行。
3.3 汽车电子在汽车电子领域，由于车内空间的限制和工作环境的恶劣条件，对电子设备的散热性能和可靠性要求较高。
铝基板由于其良好的导热性能和机械强度，被广泛应用于汽车电子控制单元（ECU）等关键组件中。
3.4 高功率电子设备对于一些高功率电子设备，如功放、变频器等，其散热要求更高。
铝基板在这类设备中扮演着重要的角色，能够有效地将电子元器件产生的热量导出，保持设备的正常工作温度，避免热损坏。
3.5 太阳能电池铝基板在太阳能电池领域也有广泛应用。
LED散热问题的解决方案
LED散热问题的解决方案LED（Light Emitting Diode）是一种半导体光源，具有高效、长寿命、低能耗等优点，因此在照明、显示等领域得到广泛应用。
然而，由于LED发光时会产生大量的热量，散热问题成为LED应用中需要解决的重要技术难题。
本文将介绍LED散热问题的解决方案，包括散热材料、散热设计和散热测试等方面。
一、散热材料的选择LED散热材料的选择对于解决散热问题至关重要。
常见的散热材料包括铝基板、铜基板和陶瓷基板等。
铝基板具有良好的散热性能和成本优势，适用于一般的LED散热需求；铜基板具有更好的导热性能，适用于高功率LED散热需求；陶瓷基板具有优异的绝缘性能和高温稳定性，适用于特殊环境下的LED散热需求。
在选择散热材料时，需要考虑LED的功率、工作环境温度和散热要求等因素。
二、散热设计的优化1. 散热板设计：合理设计散热板的形状和结构，增加散热表面积，提高散热效率。
可以采用散热片、散热鳍片等结构，增加散热板与空气的接触面积。
2. 散热通道设计：在散热板上设置散热通道，通过风扇或风道等方式增加空气流动，加强散热效果。
可以采用散热风扇、散热管等结构，提高散热板与空气的热交换效率。
3. 散热材料的使用：在散热板和LED之间使用散热胶或散热膏等材料，提高热传导效率。
可以选择导热系数高的散热材料，如硅胶、银胶等。
4. 散热系统的设计：根据LED的功率和散热要求，设计合适的散热系统，包括散热板、散热风扇、散热管等组件。
可以采用主动散热和被动散热相结合的方式，提高散热效果。
三、散热测试的方法为了验证散热设计的有效性，需要进行散热测试。
常见的散热测试方法包括热阻测试、红外热像仪测试和温度测试等。
1. 热阻测试：通过测量散热板上的温度差和功率，计算散热板的热阻值。
可以使用热电偶、红外线温度计等设备进行测量。
2. 红外热像仪测试：通过红外热像仪拍摄散热板的热图，分析散热板的温度分布和热点位置。
可以通过红外热像仪软件进行图像处理和数据分析。
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铝 基 板 散 热 设 计 方 案
以LDM150-48S5/LDM150-48S3V3为例
一、计算两种产品在自然风冷状态下需配散热器的散热尺寸：
LDM150-48S5的功耗为P D =150/0.87-150=22.4W ，△T=95-55=40℃，Rth=△T/P D =1.786/W ℃；
LDM150-48S3V3的功耗为P D =100/0.86-100=16.28W ，△T=95-55=40℃，Rth=△T/P D =2.46/W ℃；
考虑10%的安全余量：LDM150-48S5的热阻取1.6/W ℃，
LDM150-48S3V3 的热阻取2.2/W ℃，
根据此热阻估算散热器的散热面积，数据如表一： 表一
热阻
（/W ℃）
水平放置时的散热面积（cm 2）垂直放置时的散热面积（cm 2）型号1.6
900500LDM150-48S52.2500350LDM150-48S3V3
二、我公司现有的散热器的现状：
与此两种电源模块安装尺寸配套的散热器有两种，型号分别为：AHS －107H 、AHS －LDG100，
表二为两种散热器的指标参数：
表二
型号外型尺寸（mm ）散热面积估算值（cm 2
）
AHS-107H 61×58×11113
AHS-LDG10087×80×36650
三、方案阐述：
有两种方案：
第一种、从经济角度来看，最好采用我公司的散热器，不仅减少了对外采购时散热器供应商针对本产品的研发费用，而一些用户根据实际使用情况愿意自己选配散热器。
对于型号为LDM100－48S3V3的电源模块，我们推荐型号为AHS －107H 的散热器，如果用户空间允许，我们推荐型号为AHS －LDG100的散热器，这样散热效果比较好，并且我们提供给用户关于使用AHS －107H 这种散热器的温度曲线。
以下为配这种散热器的温度曲线：
对于型号为LDM150－48S5的电源模块，我们推荐型号为AHS －LDG100的散热器，并且我们提供给用户关于使用这种散热器的温度曲线。
图二为温度曲线：
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2
为了增加模块电源的可靠性，我们推荐用户根据环境条件降额使用模块电源，以获得较大的安全
余量。
如图三给出了各种条件下的降额曲线，用户可以估算一下需要降额的幅度。
第二种、对外采购散热器，
根据我们计算出来的模块电源的热阻，只要在选购散热器时，散热器的热阻小于我们的计算值（LDM150-48S5的热阻为1.786/W ℃，LDM100-48S3V3的热阻为2.46/W ℃），安装尺寸符合即可。
或者我们提供给供应商所需散热器的散热面积及安装尺寸。
一般用户在使用模块电源时是垂直放置使用的，所以我们提供的散热面积参见表一所示。
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