Yüksek Termal İletkenliğe Sahip PCB Malzemesi Isı Yayılımı Sorununu Nasıl Çözecek?

Baskılı devre kartları olarak da bilinen PCB'ler, cam-epoksi katmanlar arasına sıkıştırılmış bakır folyolardan yapılmış katmanlı yapılardır. Bu katmanlar bileşenler için mekanik ve elektriksel destek görevi görür. Yüksek iletkenliğe sahip bakır folyolar PCB'de iletken devre görevi görürken, cam-epoksi katman iletken olmayan alt tabaka görevi görür.

Yüksek ısı iletkenliğine sahip pcb malzemesi

Termal iletkenlik, bir malzemenin ısıyı bir cihazdan uzağa aktarma yeteneğidir. Termal iletkenlik ne kadar düşükse, cihaz o kadar az verimli olur. Yüksek termal iletkenliğe sahip malzemeler, vialara olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir ve daha düzgün bir sıcaklık dağılımı sağlayabilir. Bu aynı zamanda yüksek akımlı bileşenlerin yakınında sıcak noktalara yol açabilecek lokalize hacimsel genleşme riskini de azaltır.

Kişisel bir bilgisayar için tipik bir PCB iki bakır düzlem ve iki dış iz katmanından oluşabilir. Kalınlığı yaklaşık 70 um ve termal iletkenliği 17,4 W/mK'dır. Sonuç olarak tipik PCB verimli bir ısı iletkeni değildir.

Bakır paralar

Bakır paralar PCB içine gömülmüş küçük bakır parçalarıdır. En fazla ısıyı üreten bileşenin altına yerleştirilirler. Yüksek termal iletkenlikleri, ısıyı sıcak bileşenden bir ısı emiciye aktarmalarını sağlar. İstenen alanlara uyacak şekilde farklı şekil ve boyutlarda yapılabilirler ve sıkı bir bağlantı sağlamak için metalize edilebilirler.

Cam-epoksi

Isı dağıtımı sorunu elektronikte giderek daha önemli hale gelmektedir. Aşırı ısı düşük performansa ve erken arızaya yol açabilir. Şu anda, özellikle aşırı ortamlarda ısı dağıtma seçenekleri sınırlıdır. Bu sorunun çözümlerinden biri, yüksek sıcaklık cam epoksi PCB malzemesinin veya HDI-PCB'nin kullanılmasıdır. Bu malzeme, FR4 kompozitten iki yüz kat daha iyi bir termal iletkenliğe sahip olarak bu sorunu çözebilir.

Cam epoksi reçine mükemmel ısı ve alev direncine sahiptir. Yüksek cam geçiş sıcaklığına ve yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Yalıtım katmanı ve ısı yayma katmanı olarak hizmet edebilir. Emprenye veya kaplama ile yapılabilir. Cam epoksi PCB'nin termal iletkenliği, elektronik bileşenlerin performansını ve kararlılığını artıracaktır.

Metal çekirdekli PCB'ler

Metal çekirdekli PCB üreticileri, yüksek sıcaklıklara dayanabilen yeni kart alt tabakalarını tanıttı. Bu, daha yüksek termal iletkenliğe sahip daha kalın bakır katmanları seçici olarak uygulamalarına olanak tanır. Bu tür PCB, daha iyi ısı dağılımı sağlar ve ince devre desenleri ve yüksek yoğunluklu çip paketlemesi için kullanılabilir.

Daha yüksek termal iletkenlik sunmanın yanı sıra, metal PCB'ler boyutsal olarak da kararlıdır. Alüminyum metal çekirdekli PCB'ler ısıtıldığında 2,5-3% boyut değişikliğine sahiptir, bu da onları yüksek güçlü uygulamalar için ideal hale getirir. Düşük termal genleşme özellikleri de onları yüksek anahtarlama gücü için uygun hale getirir. Metal çekirdekli bir PCB için en yaygın kullanılan metal, ucuz ve geri dönüştürülebilir olan alüminyumdur. Yüksek termal iletkenliği, hızlı bir soğutma işlemine izin verir.

Isı dağıtımı ile ilgili bir başka sorun da aşırı ısı riskidir. Isı üreten bileşenler tarafından üretilen ısı karttan uzaklaştırılmalıdır, aksi takdirde PCB en iyi performansı göstermeyecektir. Neyse ki, artık bu sorunu çözmek için yeni seçenekler var. Yüksek termal iletkenliğe sahip metal çekirdekli PCB'ler, bu sorunların üstesinden gelebilecek yeni bir termal çözüm türüdür.

FR4 alt tabakalar

PCB'ler bakır folyolar ve cam takviyeli polimerlerden yapılmış katmanlı yapılardır. Elektronik bileşenleri destekler ve bağlarlar. Bakır, PCB içinde iletken bir devre oluştururken, cam-epoksi katman iletken olmayan bir alt tabaka görevi görür.

Yüksek güçlü bileşenler en iyi şekilde kenarlardan ziyade PCB'nin merkezine yakın yerleştirilir. Bunun nedeni ısının kenarların yakınında birikmesi ve dağılmasıdır. Ayrıca, yüksek güçlü bileşenlerden gelen ısı hassas cihazlardan uzağa yerleştirilmeli ve ısı PCB üzerinden uzaklaştırılmalıdır.

Yüksek termal iletkenliğe sahip PCB malzemesi, ısı dağılımı için en iyi çözümdür, ısının hızlı bir şekilde aktarılmasını sağlar ve ısı birikimini önler. Yüksek teknolojili PCB'ler, alt tabaka malzemesi olarak bakır taban, alüminyum veya seramik kullanır. Bu, ısı dağılımı sorunlarını çözecek ve PCB'leri daha dayanıklı hale getirecektir.