Hogyan oldja meg a magas hővezető PCB anyag a hőelvezetési problémát?

A nyomtatott áramköri lapok, más néven nyomtatott áramköri lapok, üveg-epoxi rétegek közé szorított rézfóliákból álló réteges szerkezetek. Ezek a rétegek az alkatrészek mechanikai és elektromos hordozójaként szolgálnak. A nagy vezetőképességű rézfóliák szolgálnak a NYÁK vezető áramköreként, míg az üveg-epoxiréteg a nem vezető szubsztrátként szolgál.

Nagy hővezető képességű NYÁK anyag

A hővezető képesség az anyag azon képessége, hogy a hőt elvezeti az eszközből. Minél kisebb a hővezető képesség, annál kevésbé hatékony az eszköz. A nagy hővezető képességű anyagok kiküszöbölhetik az átvezetések szükségességét, és egyenletesebb hőmérséklet-eloszlást eredményezhetnek. Ez csökkenti a lokális térfogattágulás kockázatát is, ami forró pontokhoz vezethet a nagy áramú alkatrészek közelében.

Egy tipikus személyi számítógép nyomtatott áramköri lapja két rézsíkból és két külső nyomvonalas rétegből állhat. Vastagsága körülbelül 70 um, hővezető képessége pedig 17,4 W/mK. Ebből következik, hogy a tipikus NYÁK nem hatékony hővezető.

Réz érmék

A rézérmék a NYÁK-ba ágyazott apró rézdarabok. A legtöbb hőt termelő alkatrész alá kerülnek. Nagy hővezető képességük lehetővé teszi, hogy a hőt a forró alkatrésztől a hűtőbordába vezessék. Különböző formákban és méretekben készülhetnek, hogy illeszkedjenek a kívánt területekre, és fémbevonatúak lehetnek a szoros csatlakozás biztosítása érdekében.

Üveg-epoxi

A hőelvezetés problémája egyre fontosabbá válik az elektronikában. A túlzott hőmennyiség alulteljesítményhez és korai meghibásodáshoz vezethet. Jelenleg a hőelvezetési lehetőségek korlátozottak, különösen a szélsőséges környezetben. A probléma egyik megoldása a magas hőmérsékletű üveg epoxi PCB anyag, vagy HDI-PCB használata. Ez az anyag képes megoldani ezt a problémát, mivel hővezető képessége több mint kétszázszor jobb, mint az FR4 kompozité.

Az üveg epoxigyanta kiváló hő- és lángállósággal rendelkezik. Magas üvegesedési hőmérséklettel és magas hővezető képességgel rendelkezik. Szigetelő rétegként és hőelvezető rétegként is szolgálhat. Készülhet impregnálással vagy bevonással. Az üveg epoxi PCB hővezető képessége javítja az elektronikus alkatrészek teljesítményét és stabilitását.

Fém magos PCB-k

A fémmagos nyomtatott áramköri lapok gyártói új, magas hőmérsékletnek ellenálló lapszubsztrátokat vezettek be. Ez lehetővé teszi számukra, hogy szelektíven vastagabb, nagyobb hővezető képességű rézrétegeket alkalmazzanak. Ez a típusú NYÁK jobb hőelvezetést tesz lehetővé, és finom áramköri mintákhoz és nagy sűrűségű chipcsomagoláshoz használható.

A nagyobb hővezető képesség mellett a fém NYÁK-ok méretstabilak is. Az alumíniumból készült fémmagos NYÁK-ok melegítéskor 2,5-3% méretváltozással rendelkeznek, így ideálisak a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz. Alacsony hőtágulási tulajdonságaik szintén alkalmassá teszik őket a nagy kapcsolási teljesítményre. A fémmag PCB-khez leggyakrabban használt fém az alumínium, amely olcsó és újrahasznosítható. Nagy hővezető képessége gyors hűtést tesz lehetővé.

A hőelvezetéssel kapcsolatos másik probléma a túlzott hőtermelés veszélye. A hőtermelő alkatrészek által termelt hőt el kell távolítani a lapról, különben a NYÁK nem fogja a legjobb teljesítményét nyújtani. Szerencsére ma már új lehetőségek állnak rendelkezésre ennek a problémának a megoldására. A nagy hővezető képességű fémmagos nyomtatott áramköri lapok egy újfajta hővezetési megoldást jelentenek, amelyekkel leküzdhetők ezek a problémák.

FR4 szubsztrátumok

A PCB-k rézfóliákból és üveggel erősített polimerekből készült réteges szerkezetek. Elektronikus alkatrészeket hordoznak és kapcsolnak össze. A réz vezető áramkört hoz létre a NYÁK-on belül, míg az üveg-epoxi réteg nem vezető szubsztrátként működik.

A nagy teljesítményű alkatrészeket a legjobb a NYÁK közepéhez közel, nem pedig a széleken elhelyezni. Ennek oka, hogy a hő a szélek közelében felgyülemlik és szétszóródik. A nagy teljesítményű alkatrészek hőjét is távol kell elhelyezni az érzékeny eszközöktől, és a hőt el kell vezetni a NYÁK-on keresztül.

A nagy hővezető képességű NYÁK-anyag a legjobb megoldás a hőelvezetésre, lehetővé teszi a gyors hőátadást és megakadályozza a hő felhalmozódását. A csúcstechnológiás NYÁK-ok réz alapanyagot, alumíniumot vagy kerámiát használnak hordozóanyagként. Ez megoldja a hőelvezetési problémákat és tartósabbá teszi a NYÁK-okat.