高熱伝導PCB材料が放熱問題を解決する方法

プリント基板とも呼ばれるPCBは、銅箔をガラス-エポキシ層で挟んだ層構造である。これらの層は、部品を機械的・電気的に支える役割を果たします。高導電性の銅箔はPCBの導電回路として機能し、ガラスエポキシ層は非導電性の基板として機能します。

高熱伝導性プリント基板材料

熱伝導率とは、デバイスから熱を逃がす材料の能力である。熱伝導率が低いほど、デバイスの効率は低下する。熱伝導率の高い材料は、ビアの必要性をなくし、より均一な温度分布を作り出すことができます。また、大電流部品付近のホットスポットにつながる局所的な体積膨張のリスクも低減します。

パーソナル・コンピューター用の典型的なPCBは、2つの銅プレーンと2つの外側トレース層で構成されている。その厚さは約70umで、熱伝導率は17.4W/mKである。その結果、典型的なPCBは効率的な熱伝導体ではありません。

銅貨

銅コインは、プリント基板に埋め込まれた小さな銅片です。最も熱を発する部品の下に置かれます。熱伝導率が高いため、発熱部品からヒートシンクに熱を伝えることができます。銅コインは様々な形や大きさで作ることができ、希望する場所にフィットさせることができます。

ガラス-エポキシ

電子機器において、放熱の問題はより重要になってきている。過剰な熱は性能低下や早期故障につながる可能性がある。現在、放熱の選択肢は限られており、特に極端な環境ではその傾向が顕著である。この問題に対する解決策のひとつが、高温ガラスエポキシPCB材料（HDI-PCB）の使用である。この材料は、FR4コンポジットの200倍以上の熱伝導率を持つことにより、この問題を解決することができる。

ガラスエポキシ樹脂は耐熱性、難燃性に優れている。ガラス転移温度が高く、熱伝導率が高い。断熱層、放熱層として機能する。それは含浸またはコーティングによって作ることができる。ガラスエポキシPCBの熱伝導率は、電子部品の性能と安定性を向上させます。

メタルコアPCB

メタルコアPCBメーカーは、高温に耐える新しい基板を導入した。これにより、熱伝導率の高い銅層を選択的に厚くすることができます。このタイプのPCBはより良い放熱を可能にし、微細な回路パターンや高密度チップパッケージングに使用することができます。

より高い熱伝導性に加え、メタルPCBは寸法的にも安定しています。アルミメタルコアPCBは、加熱時の寸法変化が2.5-3%であり、ハイパワーアプリケーションに最適です。また、熱膨張率が低いため、高スイッチング電力にも適しています。メタルコアPCBに最もよく使用される金属はアルミニウムで、安価でリサイクル可能です。熱伝導率が高いため、冷却プロセスが速い。

放熱に関連するもう一つの問題は、過剰な熱のリスクである。発熱部品から発生する熱を基板から除去しなければ、PCBは最高の性能を発揮できません。幸いなことに、現在ではこの問題を解決する新しい選択肢があります。高熱伝導性メタルコアPCBは、これらの問題を克服できる新しいタイプのサーマルソリューションです。

FR4基板

PCBは、銅箔とガラス強化ポリマーでできた層状の構造体である。電子部品を支え、接続する。銅はPCB内に導電性回路を作り、ガラスエポキシ層は非導電性基板として機能します。

大電力部品は、プリント基板の端ではなく中央付近に配置するのが最適です。これは、エッジ付近では熱が蓄積され、外に散らばってしまうからです。また、大電力部品からの熱は、敏感なデバイスから離れた場所に配置し、PCBを通して熱を逃がす必要があります。

高熱伝導性PCB材料は熱放散に最適なソリューションであり、熱の迅速な伝達を可能にし、熱の蓄積を防ぎます。ハイテクPCBは、基板材料として銅ベース、アルミニウム、またはセラミックを使用しています。これにより、放熱の問題が解決され、PCBの耐久性が向上します。