Hvordan PCB-materiale med høj termisk ledningsevne vil løse problemet med varmeafledning

PCB'er, også kendt som printkort, er lagstrukturer af kobberfolier, der er indlagt mellem glas-epoxylag. Disse lag tjener som mekanisk og elektrisk støtte for komponenterne. De højledende kobberfolier fungerer som det ledende kredsløb i PCB'et, mens glas-epoxylaget fungerer som det ikke-lederende substrat.

Høj varmeledningsevne pcb-materiale

Varmeledningsevne er et materiales evne til at overføre varme væk fra en enhed. Jo lavere varmeledningsevne, jo mindre effektiv er enheden. Materialer med høj varmeledningsevne kan eliminere behovet for vias og give en mere ensartet temperaturfordeling. Dette reducerer også risikoen for lokaliseret volumetrisk ekspansion, som kan føre til hotspots i nærheden af højstrøms komponenter.

Et typisk printkort til en pc kan bestå af to kobberplader og to ydre sporlag. Dets tykkelse er ca. 70 um, og dets varmeledningsevne er 17,4 W/mK. Resultatet er, at det typiske PCB ikke er en effektiv varmeleder.

Kobbermønter

Kobbermønter er små stykker kobber, der er indlejret i PCB'et. De placeres under den komponent, der producerer mest varme. Deres høje varmeledningsevne gør det muligt for dem at overføre varme væk fra den varme komponent til en køleplade. De kan fremstilles i forskellige former og størrelser, så de passer til de ønskede områder, og de kan være metalliseret for at sikre en tæt forbindelse.

Glas-epoxy

Problemet med varmeafledning bliver stadig vigtigere i elektronikken. Overdreven varme kan føre til underpræstation og tidlig svigt. I øjeblikket er mulighederne for varmeafledning begrænsede, især i ekstreme miljøer. En af løsningerne på dette problem er brugen af højtemperatur-glassepoxy PCB-materiale eller HDI-PCB. Dette materiale er i stand til at løse dette problem ved at have en varmeledningsevne, der er over to hundrede gange bedre end FR4-komposit.

Glasepoxyharpiksen har en fremragende varme- og flammebestandighed. Den har en høj glasovergangstemperatur og en høj varmeledningsevne. Det kan fungere som et isolerende lag og et varmeafledningslag. Det kan fremstilles ved imprægnering eller belægning. Den termiske ledningsevne af glas epoxy PCB vil forbedre de elektroniske komponenters ydeevne og stabilitet.

PCB'er med metalkerne

Metalkerne PCB-producenter har introduceret nye printpladesubstrater, der kan modstå høje temperaturer. Dette giver dem mulighed for selektivt at anvende tykkere kobberlag, der har en højere varmeledningsevne. Denne type PCB giver bedre varmeafledning og kan anvendes til fine kredsløbsmønstre og chipemballering med høj tæthed.

Ud over at have en højere varmeledningsevne er metal PCB'er også dimensionsstabile. PCB'er med aluminiummetalkerner har en størrelsesændring på 2,5-3% ved opvarmning, hvilket gør dem ideelle til højtydende applikationer. Deres lave varmeudvidelsesegenskaber gør dem også velegnede til høj koblingseffekt. Det mest almindeligt anvendte metal til et metalkerneprintkort er aluminium, som er billigt og genanvendeligt. Dets høje varmeledningsevne giver mulighed for en hurtig afkølingsproces.

Et andet problem i forbindelse med varmeafledning er risikoen for overdreven varme. Den varme, der genereres af varmeproducerende komponenter, skal fjernes fra printpladen, ellers vil printpladen ikke yde sit bedste. Heldigvis findes der nu nye muligheder for at løse dette problem. PCB'er med metalkerne med høj varmeledningsevne er en ny form for termisk løsning, der kan løse disse problemer.

FR4-substrater

PCB'er er lagstrukturer af kobberfolier og glasforstærkede polymerer. De bærer og forbinder elektroniske komponenter. Kobberet skaber et ledende kredsløb i PCB'et, mens glas-epoxylaget fungerer som et ikke-ledende substrat.

Komponenter med høj effekt placeres bedst i midten af printkortet i stedet for i kanterne. Det skyldes, at varmen ophobes ved kanterne og spredes ud. Desuden skal varme fra højtydende komponenter placeres langt væk fra følsomme enheder, og varmen skal ledes væk gennem printpladen.

PCB-materiale med høj varmeledningsevne er den bedste løsning til varmeafledning, der giver mulighed for hurtig overførsel af varme og forhindrer varmeophobning. Højteknologiske PCB'er anvender kobberbasis, aluminium eller keramik som substratmateriale. Dette løser problemerne med varmeafledning og gør PCB'erne mere holdbare.