Kaip didelio šiluminio laidumo PCB medžiaga išspręs šilumos išsklaidymo problemą

PCB, dar vadinamos spausdintinėmis plokštėmis, yra daugiasluoksnės struktūros, pagamintos iš vario folijos, įsiterpusios tarp stiklo epoksido sluoksnių. Šie sluoksniai yra mechaninė ir elektrinė komponentų atrama. Didelio laidumo vario folijos yra laidioji spausdintinių plokščių grandinė, o stiklo epoksidinis sluoksnis - nelaidus substratas.

Didelio šilumos laidumo PCB medžiaga

Šilumos laidumas - tai medžiagos gebėjimas perduoti šilumą iš įrenginio. Kuo mažesnis šilumos laidumas, tuo mažiau efektyvus prietaisas. Didelio šiluminio laidumo medžiagos gali padėti išvengti pralaidumų ir užtikrinti tolygesnį temperatūros pasiskirstymą. Tai taip pat sumažina lokalizuoto tūrinio plėtimosi riziką, dėl kurios gali atsirasti karštų taškų šalia didelės srovės komponentų.

Tipišką asmeninio kompiuterio PCB gali sudaryti dvi varinės plokštumos ir du išoriniai sluoksniai. Jos storis yra apie 70 um, o šiluminis laidumas - 17,4 W/mK. Dėl to tipinė spausdintinė plokštė nėra efektyvus šilumos laidininkas.

Varinės monetos

Vario monetos - tai maži vario gabalėliai, įterpti į spausdintinę plokštę. Jie dedami po komponentu, kuris išskiria daugiausiai šilumos. Didelis jų šilumos laidumas leidžia perduoti šilumą nuo karšto komponento į radiatorių. Jos gali būti įvairių formų ir dydžių, kad tilptų į norimas vietas, ir gali būti metalizuotos, kad būtų užtikrintas sandarus sujungimas.

Stiklo epoksidinė medžiaga

Šilumos išsklaidymo problema elektronikoje tampa vis svarbesnė. Per didelis šilumos kiekis gali lemti nepakankamą našumą ir ankstyvą gedimą. Šiuo metu šilumos išsklaidymo galimybės yra ribotos, ypač ekstremalioje aplinkoje. Vienas iš šios problemos sprendimų - naudoti aukštos temperatūros stiklo epoksidinę PCB medžiagą, arba HDI-PCB. Ši medžiaga gali išspręsti šią problemą, nes jos šilumos laidumas daugiau kaip du šimtus kartų geresnis nei FR4 kompozito.

Stiklo epoksidinė derva pasižymi puikiu atsparumu karščiui ir liepsnai. Ji pasižymi aukšta stiklėjimo temperatūra ir dideliu šilumos laidumu. Ji gali tarnauti kaip izoliacinis sluoksnis ir šilumos išsklaidymo sluoksnis. Ji gali būti gaminama impregnuojant arba dengiant. Stiklo epoksidinės PCB plokštės šiluminis laidumas pagerins elektroninių komponentų veikimą ir stabilumą.

Metalinės šerdies PCB

Metalo šerdies PCB gamintojai pristatė naujus plokščių substratus, kurie gali atlaikyti aukštą temperatūrą. Tai leidžia selektyviai dėti storesnius vario sluoksnius, pasižyminčius didesniu šilumos laidumu. Tokio tipo spausdintinės plokštės leidžia geriau išsklaidyti šilumą ir gali būti naudojamos smulkiems grandynų modeliams bei didelio tankio mikroschemų pakuotėms.

Metalinės PCB plokštės ne tik pasižymi didesniu šilumos laidumu, bet ir yra stabilių matmenų. Aliuminio metalinių šerdžių spausdintinių plokščių šerdies dydis įkaitus pasikeičia 2,5-3%, todėl jos idealiai tinka didelės galios programoms. Dėl mažo šiluminio plėtimosi savybių jos taip pat tinka didelei perjungimo galiai. Dažniausiai metalinės šerdies PCB naudojamas metalas yra aliuminis, kuris yra pigus ir perdirbamas. Didelis jo šiluminis laidumas leidžia greitai aušinti.

Kita su šilumos išsklaidymu susijusi problema - per didelio karščio pavojus. Šilumą generuojančių komponentų skleidžiama šiluma turi būti pašalinta iš plokštės, kitaip spausdintinė plokštė neveiks geriausiai. Laimei, dabar yra naujų galimybių šiai problemai spręsti. Didelio šiluminio laidumo metalinės šerdies spausdintinės plokštės - tai naujo tipo šiluminis sprendimas, galintis išspręsti šias problemas.

FR4 substratai

PCB yra sluoksniuotos struktūros, pagamintos iš vario folijos ir stiklu sutvirtintų polimerų. Jos palaiko ir sujungia elektroninius komponentus. Varis sukuria laidžią grandinę PCB, o stiklo epoksidinis sluoksnis veikia kaip nelaidus substratas.

Didelės galios komponentus geriausia išdėstyti netoli PCB centro, o ne kraštuose. Taip yra todėl, kad šiluma kaupiasi prie kraštų ir išsisklaido. Be to, didelės galios komponentų skleidžiama šiluma turi būti toli nuo jautrių prietaisų, o šiluma turi būti nuvedama per spausdintinę plokštę.

Didelio šiluminio laidumo PCB medžiaga yra geriausias šilumos išsklaidymo sprendimas, leidžiantis greitai perduoti šilumą ir neleidžiantis jai kauptis. Aukštųjų technologijų PCB kaip pagrindo medžiaga naudojamas vario pagrindas, aliuminis arba keramika. Taip išsprendžiamos šilumos išsklaidymo problemos ir PCB tampa patvaresnės.