PCB 열전도도와 그 중요성

PCB 열전도도는 열을 전달하는 능력입니다. 열전도도가 낮은 재료는 열 전달률이 낮습니다. 반면, 열전도도가 높은 재료는 열 전달률이 높습니다. 예를 들어, 금속은 열전도도가 높아 열 전달에 매우 효과적입니다. 따라서 방열이 필요한 응용 분야에서 금속을 자주 사용합니다. 그러나 열전도도가 낮은 재료는 단열이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 이 글에서는 PCB 열전도도와 PCB 성능에 미치는 영향을 살펴보겠습니다.

다양한 재료의 PCB 열전도도

이 섹션에서는 다양한 열전도도를 살펴보겠습니다. PCB 재료.

1. 에폭시 및 유리(FR4, PTFE 및 폴리이미드)

PCB 대량 생산에는 주로 FR4를 사용합니다. 그러나 이 경우 PCB의 열전도도는 다른 소재에 비해 매우 낮습니다. 따라서 대부분의 제조업체는 PCB와 그 활성 부품의 온도를 안전한 작동 범위로 유지하기 위해 다양한 열 관리 기술과 방법을 사용해야 합니다.

2. 세라믹(알루미나, 질화알루미늄, 산화베릴륨)

세라믹은 에폭시나 유리보다 훨씬 높은 열전도도를 제공합니다. 그러나 높은 열전도도는 제조 비용 증가로 이어집니다. 세라믹은 기계적으로 강하기 때문에 기계적으로 또는 레이저를 사용하여 구멍을 뚫기가 어렵기 때문입니다. 따라서 세라믹 PCB의 다층 제조가 어려워집니다.

3. 금속(구리 및 알루미늄)

저희는 주로 알루미늄을 사용하여 금속 코어 PCB를 제작합니다. 금속은 에폭시나 유리보다 열전도도가 높고 제조 비용도 합리적입니다. 따라서 열 사이클링에 노출되고 방열이 필요한 분야에 매우 효과적입니다. 금속 코어는 그 자체로 효율적인 방열 및 방열을 가능하게 하므로 추가적인 공정이나 메커니즘이 필요하지 않습니다. 따라서 제조 비용이 감소하는 경향이 있습니다.

열전도도가 높은 PCB와 기존 PCB 비교

• 세라믹이나 금속과 같은 열전도도가 높은 재료는 FR4와 같은 열전도도가 낮은 재료에 비해 방열성이 더 좋습니다.
• 열전도도가 낮은 재료에는 열을 제거하기 위한 비아와 관통 플레이트 구멍이 필요합니다.
• 따라서 PCB 열전도도가 낮은 재료의 경우 제조 단계가 증가하는 경향이 있습니다.
• 그래서 제조 공정이 복잡해지고 비용도 증가하는 경향이 있습니다.
• 반면, PCB 열전도도가 높은 소재는 열 방출이나 방열을 위한 추가적인 공정이나 메커니즘이 필요하지 않습니다.
• 따라서 PCB 열전도도가 낮은 재료의 경우 제조 단계와 비용이 감소하는 경향이 있습니다.
• PCB 열전도율이 높은 소재는 열응력이 국부적으로 분산되지 않습니다. 열이 소재 내부로 쉽게 이동하고 응력이 한곳으로 집중되지 않기 때문입니다.
• 따라서 구조가 열적으로 안정적이며 이러한 보드는 수명이 더 길어지는 경향이 있습니다.
• 비교해 보면 PCB 열전도도가 낮은 재료는 열의 흐름을 방해하여 응력을 국한시킬 수 있습니다.
• 그러므로 열 안정성이 낮고 수명이 짧습니다.
• 열전도율이 높은 소재는 비아가 필요 없으므로 부품을 장착할 수 있는 공간이 더 많습니다.
• 따라서 열전도도가 높은 PCB는 밀도가 높고 크기가 더 작습니다.
• 이를 통해 더 작고 효율적인 PCB를 만들 수 있습니다.
• 열전도도가 높은 소재는 전기 전도도도 높다는 것은 이미 잘 알려진 사실입니다. 따라서 PCB 열전도도가 높은 소재를 사용하는 것이 더욱 유리합니다.
• 높은 열전도도를 가진 재료는 안정적인 CTE를 갖습니다. 즉, 바람직한 열팽창 특성을 나타냅니다. 이를 통해 열적 안정성과 치수 안정성을 모두 갖춘 PCB를 제작할 수 있습니다.
• 열전도도가 높은 재료는 열적으로 안정적이므로 열적 저하가 발생하지 않는다는 확신이 있기 때문에 극한 환경에서도 사용할 수 있습니다.

PCB 열전도도를 통한 열 방출

우리는 초소형 전자 패키징이 가능하고 집적 기술이 손쉽게 이용 가능한 시대에 살고 있습니다. 따라서 전자 장치의 전체 전력 밀도는 꾸준히 증가하고 있습니다. 그러나 전자 장치와 전자 부품의 물리적 크기는 꾸준히 감소하고 있습니다. 따라서 발생된 열은 즉시 분리되어 전체 전자 시스템의 분해 또는 붕괴로 이어집니다.

그러나 전자 소자의 열유속 밀도 또한 증가하고 있으며, 고온 환경은 전자 소자의 성능에도 영향을 미칩니다. 따라서 열 제어를 위한 더욱 효율적인 계획이 필요하며, 새로운 가능성을 열기 위해서는 방열 문제를 정면으로 해결해야 합니다. PCB 제조.

솔루션

엔지니어들은 열 관리를 통해 이러한 문제를 해결하기 위한 몇 가지 전략을 제시했습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• PCB의 열전도도를 높여 방열을 개선합니다.
• 더 높은 작동 온도를 견딜 수 있는 재료를 사용합니다. 이는 열분해 온도를 개선함으로써 가능합니다.
• 재료의 주변 환경에 대한 열 적응성과 열 사이클을 개선합니다. 이는 CTE를 개선함으로써 가능합니다.

이러한 문제 중 가장 효율적인 전략은 열 발산을 방지하기 위해 열전도율이 높은 재료를 사용하는 것입니다. 이러한 재료는 원활한 열 전달을 가능하게 하고 열이 한 곳에 축적되지 않기 때문입니다. 따라서 열은 발생 즉시 시스템에서 빠져나가므로 보드를 손상시키지 않습니다. 문제는 열 흐름을 방해하여 열이 축적되기 시작할 때 발생합니다. 이 경우 열 응력이 발생하고 PCB가 손상될 수 있습니다. 따라서 고성능 애플리케이션에서는 PCB 열전도율이 낮은 재료를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

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