How High Thermal Conductivity PCB Material Will Solve the Heat Dissipation Problem

Leiterplatten, auch Printed Circuit Boards genannt, sind Schichtstrukturen aus Kupferfolien, die zwischen Glas-Epoxid-Schichten eingebettet sind. Diese Schichten dienen als mechanischer und elektrischer Träger für die Komponenten. Die hochleitfähigen Kupferfolien dienen als leitende Schaltung in der Leiterplatte, während die Glas-Epoxid-Schicht als nichtleitendes Substrat dient.

High thermal conductivity pcb material

Thermal conductivity is the ability of a material to transfer heat away from a device. The lower the thermal conductivity, the less efficient the device is. High thermal conductivity materials can eliminate the need for vias and produce a more uniform temperature distribution. This also reduces the risk of localized volumetric expansion, which can lead to hotspots near high-current components.

A typical PCB for a personal computer might consist of two copper planes and two outer trace layers. Its thickness is about 70 um and its thermal conductivity is 17.4 W/mK. The result is that the typical PCB is not an efficient heat conductor.

Copper coins

Copper coins are small pieces of copper embedded into the PCB. They are placed under the component that produces the most heat. Their high thermal conductivity allows them to transfer heat away from the hot component to a heat sink. They can be made in different shapes and sizes to fit the desired areas and can be metalized to ensure a tight connection.

Glass-epoxy

The problem of heat dissipation is becoming more important in electronics. Excess heat can lead to underperformance and early failure. Currently, heat dissipation options are limited, particularly in the extreme environments. One of the solutions to this problem is the use of high-temperature glass epoxy PCB material, or HDI-PCB. This material is able to solve this problem by having a thermal conductivity over two hundred times better than FR4 composite.

The glass epoxy resin has excellent heat and flame resistance. It has a high glass transition temperature and high thermal conductivity. It can serve as an insulating layer and a heat dissipation layer. It can be made by impregnation or coating. The thermal conductivity of glass epoxy PCB will improve the performance and stability of electronic components.

Metal core PCBs

Metal core PCB manufacturers have introduced new board substrates that can withstand high temperatures. This allows them to selectively apply thicker copper layers that have higher thermal conductivity. This type of PCB enables better heat dissipation and can be used for fine circuit patterns and high-density chip packaging.

In addition to offering higher thermal conductivity, metal PCBs are also dimensionally stable. Aluminum metal core PCBs have a 2.5-3% size change when heated, making them ideal for high-power applications. Their low thermal expansion properties also make them suitable for high switching power. The most commonly used metal used for a metal core PCB is aluminum, which is cheap and recyclable. Its high thermal conductivity allows for a fast cooling process.

Another problem associated with heat dissipation is the risk of excessive heat. The heat generated by heat-generating components must be removed from the board, otherwise the PCB will not perform at its best. Fortunately, there are now new options to solve this problem. High thermal conductivity metal core PCBs are a new kind of thermal solution that can overcome these problems.

FR4 substrates

PCBs are layered structures made of copper foils and glass-reinforced polymers. They support and connect electronic components. The copper creates a conductive circuit within the PCB, while the glass-epoxy layer acts as a nonconductive substrate.

High-power components are best placed near the center of the PCB, rather than on the edges. This is because heat accumulates near the edges and scatters out. Also, heat from high-power components should be placed far away from sensitive devices, and the heat must be channeled away through the PCB.

High thermal conductivity PCB material is the best solution for heat dissipation, allowing for rapid transfer of heat and preventing heat accumulation. High-tech PCBs use copper base, aluminum, or ceramic as the substrate material. This will solve the heat dissipation issues and make the PCBs more durable.

Was Sie vor der Bestellung eines PCB-Projekts wissen sollten

Wenn Sie ein Leiterplattenprojekt bestellen wollen, sollten Sie einige Dinge beachten. Zum Beispiel müssen Sie Ihre Leiterbahnen vor der Bestellung noch einmal überprüfen. Außerdem müssen Sie darauf achten, dass Ihre Stückliste und Ihre Bohrdatei übereinstimmen. Außerdem müssen Sie das richtige Material wählen.

Doppelte Überprüfung von Spuren

Bei der Bestellung von Leiterplatten bei einem Leiterplattenhersteller ist es wichtig, die Leiterbahnen und Abstände auf der Platine zu überprüfen. Die Dicke und Breite der Leiterbahnen auf Ihrem Projekt bestimmen die Stromstärke, die durch die Schaltung fließen kann. Mit einem Online-Rechner für die Leiterbahnbreite können Sie die ideale Leiterbahnbreite ermitteln. Dadurch wird die Gefahr von Verbindungsabbrüchen verringert.

Prüfen Ihrer BOM

Der erste Schritt bei der Bestellung von PCB-Komponenten ist die Überprüfung Ihrer Stückliste. Sie hilft Ihnen, fehlende oder falsche Bauteilnummern zu vermeiden. Die Verwendung der Stückliste ist auch bei der Beschaffung von Teilen von Vorteil. Die Beschreibung des Bauteils hilft dem Einkäufer und dem Montagebetrieb, ein geeignetes Ersatzteil zu finden. Außerdem können sie so sicherstellen, dass die Teile die richtige MPN haben.

Es ist wichtig, dass Sie Ihre Stückliste überprüfen, bevor Sie das Leiterplattenprojekt an einen Hersteller schicken. Denn schon ein kleiner Fehler kann zu Problemen bei der Leiterplattenbestückung führen. Außerdem sollten Sie alle an der Stückliste vorgenommenen Änderungen aufzeichnen und deutlich kennzeichnen. Die aktuellste Version der Stückliste ist diejenige, die Sie verwenden sollten.

Sobald Sie Ihre Stückliste haben, müssen Sie die Kosten für das Bauteil herausfinden, das Sie bestellen. Es ist wichtig, dass Sie genau wissen, was Sie bezahlen werden. Der Preis Ihrer Bauteile sollte mit der Stückliste Ihres PCB-Projekts übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, müssen Sie möglicherweise die Bauteile ersetzen oder sogar das Design ändern.

Überprüfung der Bohrerdatei

Sie können Ihre Bohrdatei leicht überprüfen, bevor Sie Ihr Leiterplattenprojekt bei einem Leiterplattenhersteller in Auftrag geben. Es gibt jedoch einige wichtige Dinge, die Sie beachten müssen, bevor Sie einen Auftrag erteilen. Der erste Schritt besteht darin, sicherzustellen, dass die Datei das richtige Format hat. Sie können einen Gerber-Dateibetrachter verwenden, um Ihre Datei zu überprüfen.

Eine Bohrdatei ist eine sekundäre Datei, die erklärt, wo auf der Leiterplatte Löcher gebohrt werden sollen. Diese Datei muss zusammen mit den Gerberdateien gesendet werden. Wenn Ihre Bohrdatei keine Angaben zu den Positionen oder Größen der Löcher enthält, wird Ihre Leiterplattenbestellung nicht geprüft.

Die Bohrdatei sollte auch eine Werkzeugliste enthalten. Sie listet auf, welche Werkzeuge für die einzelnen Komponentenbohrungen benötigt werden. Die Werkzeugliste sollte entweder in die Bohrdatei eingebettet sein oder als separate Textdatei gesendet werden. Wenn diese Werkzeugliste nicht in der Fertigungszeichnung enthalten ist, können keine automatischen Überprüfungen durchgeführt werden und es kommt zu mehr Fehlern bei der Dateneingabe.

Die Wahl der richtigen Materialien

Die Wahl der richtigen Materialien für Ihr PCB-Projekt ist von entscheidender Bedeutung. Die physikalischen Eigenschaften der Leiterplattenmaterialien können die Leistung der Leiterplatte erheblich beeinflussen. Eine niedrigere Dielektrizitätskonstante bedeutet zum Beispiel dünnere Dielektrika und eine geringere Plattendicke, während eine höhere Dielektrizitätskonstante zu höheren Verlusten führt. Diese Informationen helfen Ihnen, die Auswahl der Leiterplattenmaterialien einzugrenzen und diejenigen zu finden, die die erforderliche Leistung erbringen.

Als nächstes sollten Sie die Anzahl der Lagen auf Ihrer Leiterplatte bestimmen. Für ein einfaches Leiterplattendesign genügen vielleicht ein oder zwei Lagen, während für ein mäßig komplexes Design vier bis sechs Lagen erforderlich sein können. Kompliziertere Designs können acht oder mehr Lagen erfordern. Die Anzahl der Lagen wirkt sich direkt auf die Kosten Ihres Leiterplattenprojekts aus.

Wie man die Oberflächenbeschaffenheit anhand der Leiterplattenfarbe erkennt

Wenn Sie sich fragen, wie Sie die Oberflächenbeschaffenheit einer Leiterplatte erkennen können, sind Sie nicht allein. Die Farbe einer Leiterplatte kann Aufschluss über ihre Oberflächenbeschaffenheit geben. Sie können auch eine Farbbezeichnung sehen, die ENIG oder Hartgold, Silber oder Hellrot heißt. Unabhängig davon, was Sie sehen, sollten Sie darauf achten, dass die Leiterplatte zum Schutz der Oberfläche galvanisiert ist.

ENIG

Die ENIG-Oberflächenbeschichtung ist eine der beliebtesten Beschichtungen für Leiterplatten. Sie wird durch die Kombination von Gold und Nickel hergestellt. Das Gold schützt die Nickelschicht vor Oxidation, und das Nickel dient als Diffusionssperre. Die Goldschicht hat einen geringen Übergangswiderstand und ist in der Regel sehr dünn. Die Dicke der Goldschicht sollte mit den Anforderungen der Leiterplatte übereinstimmen. Diese Oberflächenbeschichtung trägt zur Verlängerung der Lebensdauer der Leiterplatte bei. Außerdem hat sie eine ausgezeichnete elektrische Leistung und verbessert die elektrische Leitung zwischen den Komponenten der Leiterplatte.

Die ENIG-Oberfläche ist zwar teurer, hat aber eine hohe Erfolgsquote. Sie ist beständig gegen mehrere Wärmezyklen und weist eine gute Lötbarkeit und Drahtbindung auf. Sie besteht aus zwei Metallschichten: Eine Nickelschicht schützt die Kupferbasisschicht vor Korrosion, und eine Goldschicht dient als Korrosionsschutzschicht für das Nickel. ENIG eignet sich für Geräte, die ein hohes Maß an Lötbarkeit und enge Toleranzen erfordern. ENIG ist außerdem bleifrei.

Hartgold

Hartgold ist eine kostspielige Oberflächenbeschichtung für Leiterplatten. Es handelt sich dabei um eine hochwertige, dauerhafte Oberfläche, die häufig für Komponenten reserviert ist, die einer hohen Abnutzung ausgesetzt sind. Hartgold wird in der Regel auf Randsteckverbinder aufgebracht. Es wird hauptsächlich verwendet, um eine haltbare Oberfläche für Komponenten zu schaffen, die häufig betätigt werden, wie z. B. Batteriekontakte oder Tastaturkontakte.

Hartelektrolytisches Gold ist eine vergoldete Schicht über einer Nickelsperrschicht. Sie ist die haltbarste der beiden Varianten und wird in der Regel auf verschleißanfällige Bereiche aufgetragen. Diese Oberflächenbeschichtung ist jedoch sehr teuer und hat einen niedrigen Lötbarkeitsfaktor.

Silber

Je nach Zusammensetzung der Leiterplatte kann diese in verschiedenen Farben und Ausführungen hergestellt werden. Die drei gängigsten Farben für Leiterplattenoberflächen sind Silber, Gold und Hellrot. Leiterplatten mit einer goldenen Oberfläche sind in der Regel am teuersten, während solche mit einer silbernen Oberfläche billiger sind. Der Schaltkreis auf der Leiterplatte besteht hauptsächlich aus reinem Kupfer. Da Kupfer leicht oxidiert, wenn es der Luft ausgesetzt wird, ist es sehr wichtig, die äußere Schicht der Leiterplatte mit einer Schutzschicht zu versehen.

Silberne Oberflächenveredelungen können mit zwei verschiedenen Techniken aufgebracht werden. Die erste Technik ist die Immersion, bei der die Platte in eine goldionenhaltige Lösung getaucht wird. Die Goldionen auf der Platine reagieren mit dem Nickel und bilden einen Film, der die Oberfläche bedeckt. Die Dicke der Goldschicht muss kontrolliert werden, damit Kupfer und Nickel lötbar bleiben und das Kupfer vor Sauerstoffmolekülen geschützt ist.

Hellrot

Die Oberfläche einer Leiterplatte kann glänzend, nicht-glänzend oder hellrot sein. Eine nicht glänzende Oberfläche sieht eher porös aus, während eine glänzende Oberfläche eher reflektierend und hartschalenartig ist. Grün ist die beliebteste Leiterplattenfarbe und auch eine der preiswertesten. Es ist wichtig, Leiterplatten vor der Verwendung zu reinigen, um Oxidation zu vermeiden.

Obwohl die Farbe der Lötstoppmaske die Leistung der Leiterplatte nicht direkt widerspiegelt, verwenden einige Hersteller sie als Designwerkzeug. Die Farbe ist ideal für Leiterplatten, die brillante Sichtbarkeit und scharfe Kontraste erfordern. Rote Leiterplatten sind auch in Kombination mit Siebdrucken attraktiv.

Stromloses Palladium

Die stromlose Palladium-Oberflächenbeschichtung Ihrer Leiterplatten verhindert die Bildung schwarzer Pads auf der Leiterplatte und bietet viele Vorteile, wie z. B. eine hervorragende Lötbarkeit und das Verbinden von Aluminium- und Silberdrähten. Diese Art der Oberflächenbehandlung hat auch eine extrem lange Haltbarkeit. Allerdings ist sie auch teurer als andere Oberflächenbehandlungen und erfordert eine längere Vorlaufzeit.

Das ENEPIG-Verfahren zur Oberflächenveredelung von Leiterplatten umfasst mehrere Schritte, von denen jeder einzelne sorgfältig überwacht werden muss. In der ersten Stufe wird Kupfer aktiviert, gefolgt von der Abscheidung von chemisch Nickel und Palladium. Danach durchläuft die Leiterplatte ein Reinigungsverfahren, um Oxidationsrückstände und Staub von der Oberfläche zu entfernen.

Bleifreies HASL

Wenn Sie auf der Suche nach einer neuen Leiterplatte sind, fragen Sie sich vielleicht, wie Sie bleifreie HASL-Oberflächen von bleihaltigen Leiterplatten unterscheiden können. HASL hat zwar ein attraktives Aussehen, ist aber nicht ideal für oberflächenmontierbare Komponenten. Diese Art von Oberfläche ist nicht eben, und größere Bauteile wie Widerstände lassen sich nicht richtig ausrichten. Bleifreies HASL hingegen ist flach und verwendet kein Lot auf Bleibasis. Stattdessen wird ein Lötmittel auf Kupferbasis verwendet, das RoHS-konform ist.

HASL bietet eine hochwertige Lötbarkeit und kann mehreren Wärmezyklen standhalten. Früher war es der Industriestandard, aber durch die Einführung der RoHS-Normen wurde es aus der Konformität gedrängt. Heutzutage ist bleifreies HASL in Bezug auf die Umweltauswirkungen und die Sicherheit akzeptabler und stellt eine effizientere Wahl für elektronische Bauteile dar. Außerdem steht es besser im Einklang mit der RoHS-Richtlinie.

Wie man den PCB Board Array Panelize Prozess durchführt

Embedded board arrays can be panelized to reduce manufacturing costs. This article discusses the different options available, including using a laser-cutter, a saw, or a router. The first step is to design the board on its own. The design must include the table and dimensions for the entire panel.

Embedded board arrays can be panelized to reduce manufacturing costs

Panelizing embedded boards allows you to reduce the number of individual components and the overall cost of manufacturing. You can place boards side-by-side up to a board width of four inches and 7.5 inches. Paneling allows you to save space in your manufacturing floor and avoid costly and time-consuming assembly operations.

Paneling helps protect the integrity of a PCB while enabling China PCB manufacturers to produce several boards at once. However, paneling PCBs must be done with care. The process can cause a great deal of dust and the assembled boards may need additional cleaning before shipping. Also, protruding components may fall into adjacent parts. If the protrusions are small enough, “breakaway holes” can be used on each board to avoid this.

In order to build a panel using several PCBs, you must first build a panel with compatible PCB layer stacks. You can do this by selecting PCBs that share the same PCB design file and creating a panel with multiple PCBs. Then, you can use the panelization commands to create a panel composed of one or multiple PCBs.

Using a laser-cutter

Using a laser-cutter to depanelize a PCB board array eliminates the need for a PCB router. Unlike other cutting methods, laser routing does not require a mechanical die and is suitable for PCBs with tight tolerances. It can also cut through flex circuit substrates and glass fibers.

Unlike a saw, a laser-cutter can panelize a PCB board array in an efficient and quick manner. Lasers are best suited for thin boards, and the optimal thickness for a PCB board array is one mm. However, if the board has overhanging components, the laser can damage them. Also, using a laser-cutter to panelize a PCB board array can leave a rough edge, which may require additional work.

The panel size is another factor to consider. If the PCB is wider than the length of the array, it is more efficient to stack boards. However, this strategy has a drawback: it will result in excessive drooping during through-hole machine soldering.

Using a saw

The panelization process involves the removal of individual PCBs from a PCB board panel. This can be done manually or with a saw blade. In both cases, the laminate material at the top and bottom of the PCB is removed. The center of the PCB is left intact to maintain the board array format.

The most common and cheapest way to panelize a PCB board array is by using a saw. A saw allows you to separate the individual boards using V-grooves. This method allows you to separate the boards easily and quickly. It is a relatively simple method, and the saw helps you cut the boards accurately.

Another technique to panelize a PCB board array is tab routing. This process mills the circuit board along contours. This technique preserves the material bridges that hold the board in place during the manufacturing process. However, it is not suitable for large transformers or other heavy components. However, it does reduce the load placed on the printed circuit board, and it can reduce the risk of chipping.

Using a router

If you’re using a router to do the PCB board array panelize process, be aware of the risks involved. The first thing you should know is that routers generate dust and vibration. If the panels are very thick, you’ll want to use a laser slicing machine. Alternatively, you can use a hook blade tool. This method is less efficient, but much cheaper.

Another panelization method is V-groove routing, which uses perforated tabs to hold the PCBs in place. These tabs can have anywhere from three to five holes. The advantages of this method include flexibility and ease of depanelization. However, this method is not recommended for PCBs with irregular shapes or small holes.

Using a hook-shaped blade tool

When panelizing a PCB board array, it’s important to follow the correct procedure. Using the wrong tool can result in a broken board. To avoid this, it is important to measure your PCB board carefully and cut each panel at the correct depth. In addition, make sure you leave a minimum of 0.05 inches of space at the edge of each panel.

There are many different methods of panelization. Some methods are more effective than others. Some methods require the use of a hook-shaped blade tool, which is expensive and ineffective when working with thicker boards. Other methods require the use of a depaneling router, which can cause dust and other problems.