Metallkernsubstrate (IMS): Der "Wärmesparer" für LEDs

Inhalt

• Wichtige Erkenntnisse
• Die kritische Notwendigkeit einer effizienten Wärmeverteilung bei LEDs
• Was sind Metallkernsubstrate (IMS)?
• Technische Merkmale und Wärmeübertragungsmechanismen von IMS
• IMS vs. traditionelle PCB: Eine vergleichende Analyse
• Wirkliche Anwendungen von IMS in LEDs und Powermodulen
• Führende Hersteller und Annahme durch die Industrie
• Herausforderungen und künftige Entwicklungen
• Häufig gestellte Fragen

Wichtige Erkenntnisse

1Metallkernsubstrate (IMS) sind für Hochleistungs-LED-Anwendungen unerlässlich und bieten im Vergleich zu herkömmlichen FR4-PCBs eine 5 bis 10-mal höhere Wärmeabbaueffizienz.
2.Aluminiumbasierte und Kupferbasierte IMS sind die häufigsten Arten, die Isolationsschichten mit keramischen Füllstoffen nutzen, um Wärme effektiv zu übertragen.
3.IMS spielt eine entscheidende Rolle bei Anwendungen wie LED-Scheinwerfern und Ladeleistungsmodulen für Elektrofahrzeuge und gewährleistet damit die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Komponenten.

Die kritische Notwendigkeit einer effizienten Wärmeverteilung bei LEDs

Im Bereich der modernen Beleuchtung und der Leistungselektronik haben Lichtdioden (LEDs) durch ihre Energieeffizienz und lange Lebensdauer einen revolutionären Wandel vollzogen.Da die LED-Technologie zu höheren Leistungsausgängen für Anwendungen wie Automobil Scheinwerfer und industrielle Beleuchtung voranschreitetDies ist eine wichtige Herausforderung, denn übermäßige Hitze kann die Leistung von LEDs erheblich reduzieren, die Lichtwirksamkeit verringern und ihre Betriebsdauer verkürzen.in leistungsstarken elektronischen Geräten wie Lademodule für Elektrofahrzeuge (EV)Dies ist der Punkt, an dem Metallkernsubstrate (IMS) als ultimative "Wärmeschützer" ins Spiel kommen.

Was sind Metallkernsubstrate (IMS)?

Metallkernsubstrate sind spezielle Materialien, die zur Erhöhung der Wärmeabgabe entwickelt wurden.Diese Substrate bestehen aus drei Hauptschichten.: eine Metallbasis (Aluminium oder Kupfer), eine Isolationsschicht und eine Kupferoberfläche für Schaltkreisspuren.Häufig mit Keramik gefülltDiese einzigartige Struktur ermöglicht eine effiziente Wärmeübertragung von Wärme erzeugenden Komponenten,mit einer Breite von mehr als 20 mm,, zur Umgebung.

Technische Merkmale und Wärmeübertragungsmechanismen von IMS

Materialzusammensetzung
1.Basismetall: Aluminium ist das am häufigsten verwendete Metall aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit (rund 200 - 240 W/m·K), seines leichten Gewichts und seiner Kosteneffizienz.bietet eine noch höhere Wärmeleitfähigkeit (400 W/m·K), so daß es für Anwendungen mit extrem hohen Wärmebelastungen geeignet ist, obwohl es teurer und schwerer ist.
2Isolierende Schicht: Die Isolierende Schicht besteht typischerweise aus einer Polymermatrix, die mit keramischen Partikeln wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid gefüllt ist.Diese keramischen Füllstoffe erhöhen die Wärmeleitfähigkeit der Isolationsschicht und bewahren gleichzeitig die elektrischen Isolationseigenschaften- Ich weiß.

Wärmeübertragungsverfahren

Wenn Wärme durch auf dem IMS montierte Komponenten erzeugt wird, führt sie zuerst durch die obere Kupferschicht zur Isolationsschicht.Die mit Keramik gefüllte Isolationsschicht überträgt dann die Hitze auf die MetallbasisSchließlich wird die Wärme durch Konvektion und Strahlung durch die Metallbasis in die umgebende Luft abgeworfen.Dieser mehrschichtige Wärmeübertragungsmechanismus sorgt dafür, dass die Wärme schnell aus den Bauteilen entfernt wird, ihre Betriebstemperaturen innerhalb sicherer Grenzen zu halten.

IMS vs. traditionelle PCB: Eine vergleichende Analyse

Wirkliche Anwendungen von IMS in LEDs und Powermodulen

LED-Scheinwerfer
Bei LED-Scheinwerfern für Fahrzeuge wird IMS häufig verwendet, um die durch leistungsstarke LED-Arrays erzeugte Wärme zu steuern.Die LED-Scheinwerfer erfordern eine effiziente Wärmeableitung, um eine gleichbleibende Helligkeit zu erhalten und vorzeitige Ausfälle zu vermeiden.Das auf Aluminium basierende IMS bietet eine wirksame Lösung, um sicherzustellen, dass die LEDs lange Stunden ohne Überhitzung kontinuierlich arbeiten können.

Elektrofahrzeuglademodule
Elektrofahrzeugladestationen, insbesondere Hochleistungsladestationen, sind für ihre Strommodule auf IMS angewiesen.Die Antriebsmodule von Teslas On - Board - Ladegerät (OBC) nutzen IMS, um die während des Ladevorgangs erzeugte Hitze zu vertreiben.Die hohe Wärmeleitfähigkeit von IMS trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit von Leistungshalbleitern wie IGBTs (Isolated Gate Bipolar Transistors) zu gewährleisten.die für eine effiziente Leistungsumwandlung in EV-Ladegeräten entscheidend sind- Ich weiß.

Führende Hersteller und Annahme durch die Industrie

Einige Hersteller sind an der Spitze bei der Herstellung hochwertiger IMS.und Shengyi Technology bieten eine Reihe von IMS-Produkten mit unterschiedlichen Spezifikationen an, um verschiedenen Anwendungsanforderungen gerecht zu werdenDa die Nachfrage nach energieeffizienter Beleuchtung und leistungsfähiger Elektronik weiter steigt, nimmt die Einführung von IMS in allen Branchen rasant zu.

Herausforderungen und künftige Entwicklungen
1Kosten: Die relativ hohen Kosten von IMS im Vergleich zu herkömmlichen PCBs stellen nach wie vor eine Herausforderung dar, insbesondere für kostensensitive Anwendungen.Da die Produktionsmengen steigen und die Herstellungsprozesse verbessert werden, werden die Kosten voraussichtlich sinken.
2.Konstruktionskomplexität: Die Konstruktion mit IMS erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung des thermischen Managements und der elektrischen Isolierung.Die Ingenieure müssen die Anlage optimieren, um eine maximale Wärmeabfuhr zu gewährleisten und elektrische Störungen zu vermeiden- Ich weiß.
3.Zukunftstrends: Die Forschung zur Entwicklung von IMS mit einer noch höheren Wärmeleitfähigkeit und besseren elektrischen Dämmqualitäten läuft.Integration von IMS mit anderen fortschrittlichen Kühltechnologien, wie beispielsweise die Flüssigkeitskühlung, kann die Wärmeabbaufähigkeit weiter verbessern.

Häufig gestellte Fragen
Warum ist IMS für LED-Anwendungen besser als herkömmliche PCBs?
IMS bietet eine wesentlich höhere Wärmeabsorptionseffizienz, die für leistungsstarke LEDs unerlässlich ist.Dies führt zu einer Verschlechterung der Leistung und einer verkürzten Lebensdauer- Ich weiß.
Kann das IMS in Anwendungen mit geringer Leistung verwendet werden?
Während das IMS hauptsächlich für Anwendungen mit hoher Leistung konzipiert ist, kann es auch in Anwendungen mit geringer Leistung verwendet werden, bei denen ein besseres Wärmemanagement gewünscht wird.die Kostenwirksamkeit kann ein zu berücksichtigender Faktor für Low-Power-Szenarien sein- Ich weiß.
Wie hängt die Wahl zwischen Aluminium und Kupfer IMS von der Anwendung ab?
Aluminium-IMS eignet sich aufgrund seiner guten Wärmeleitfähigkeit, seines leichten Gewichts und seiner Kosteneffizienz für die meisten allgemeinen Anwendungen mit hoher Leistung.Kupfer IMS ist für Anwendungen mit extrem hohen Wärmebelastungen bevorzugt, wie z. B. High-End-Server-Stromversorgungen oder Luft- und Raumfahrttechnik, wo seine überlegene Wärmeleitfähigkeit einen erheblichen Unterschied machen kann.

Metallkernsubstrate (IMS) haben sich in der Welt der leistungsstarken LEDs und der Leistungselektronik als unverzichtbar erwiesen.Ihre Fähigkeit, Wärme effizient abzuleiten, macht sie zum "Wärmesparer" für Anwendungen, bei denen zuverlässige Leistung und Lebensdauer von Komponenten entscheidend sindIm Zuge der Weiterentwicklung der Technologie wird das IMS wahrscheinlich eine noch bedeutendere Rolle bei der Förderung von Innovationen in den Bereichen Beleuchtung und Strommanagement spielen.