Теплопроводность печатной платы и ее значение

Теплопроводность печатной платы — это ее способность проводить тепло. Материалы с более низкой теплопроводностью обеспечивают более низкую скорость теплопередачи. С другой стороны, материалы с высокой теплопроводностью обеспечивают более высокую скорость теплопередачи. Например, металлы очень эффективны в проведении тепла, поскольку обладают высокой теплопроводностью. Вот почему мы часто используем их в приложениях, где требуется рассеивание тепла. Однако материалы с низкой теплопроводностью подходят для приложений, требующих теплоизоляции. В этой статье мы рассмотрим теплопроводность печатных плат и то, как она влияет на их производительность.

Теплопроводность печатных плат из различных материалов

В этом разделе мы рассмотрим теплопроводность различных материалов. Материалы для печатных плат.

1. Эпоксидные смолы и стекла (FR4, PTFE и полиимид)

В основном мы используем FR4 для массового производства печатных плат. Однако в этом случае теплопроводность печатных плат очень низкая по сравнению с альтернативными материалами. Поэтому большинству производителей приходится использовать ряд методов и приемов терморегулирования для поддержания температуры печатных плат и их активных компонентов в безопасном рабочем диапазоне.

2. Керамика (оксид алюминия, нитрид алюминия и оксид бериллия)

Керамика обеспечивает гораздо более высокую теплопроводность, чем эпоксидные смолы и стекла. Однако эта более высокая теплопроводность сопряжена с более высокими производственными затратами. Это связано с тем, что керамика механически прочна, и, следовательно, ее трудно сверлить механически или с помощью лазеров. Таким образом, многослойное изготовление керамических печатных плат становится затруднительным.

3. Металлы (медь и алюминий)

В основном мы используем алюминий для изготовления печатных плат с металлическим сердечником. Металлы обладают более высокой теплопроводностью, чем эпоксидные смолы и стекла, и у них разумная стоимость производства. Поэтому они довольно эффективны для приложений, требующих воздействия термоциклирования и требующих рассеивания тепла. Металлический сердечник обеспечивает эффективный тепловой сброс и рассеивание тепла сам по себе, и поэтому нам не нужны дополнительные процессы и механизмы. Таким образом, стоимость производства имеет тенденцию к снижению.

Печатные платы с высокой теплопроводностью по сравнению с обычными печатными платами

• Материалы с высокой теплопроводностью, такие как керамика и металлы, обеспечивают лучшее рассеивание тепла по сравнению с материалами с низкой теплопроводностью, такими как FR4.
• Материалы с низкой теплопроводностью требуют наличия переходных отверстий и сквозных отверстий в пластинах для отвода тепла.
• Поэтому в случае материалов с низкой теплопроводностью печатных плат этапы производства имеют тенденцию к увеличению.
• Таким образом, производственный процесс усложняется, а затраты имеют тенденцию к росту.
• С другой стороны, материалы с высокой теплопроводностью печатных плат не нуждаются в дополнительных процессах и механизмах для термического сброса или рассеивания тепла.
• Таким образом, этапы производства и затраты имеют тенденцию к сокращению для материалов с низкой теплопроводностью печатных плат.
• Материалы с высокой теплопроводностью печатных плат не допускают локализации термических напряжений. Это связано с тем, что тепло легко проходит через них, и напряжения не могут сегрегироваться в одном месте.
• Таким образом, конструкция является термостабильной, и такие плиты, как правило, имеют более длительный срок службы.
• Для сравнения, материалы с низкой теплопроводностью печатных плат препятствуют потоку тепла и, следовательно, допускают локализацию напряжений.
• Поэтому они имеют низкую термическую стабильность и, следовательно, более короткий срок службы.
• Так как материал с высокой теплопроводностью не нуждается в переходных отверстиях, то остается больше места для монтажа компонентов.
• Следовательно, печатная плата с высокой теплопроводностью имеет большую плотность и меньшие размеры.
• Это позволяет нам изготавливать более компактные и эффективные печатные платы.
• Установленным фактом является то, что материалы с высокой теплопроводностью также имеют высокую электропроводность. Поэтому более выгодно использовать материалы с высокой теплопроводностью печатных плат.
• Материалы с высокой теплопроводностью также имеют стабильный КТР. Это означает, что они демонстрируют желаемые свойства теплового расширения. Это позволяет нам изготавливать печатные платы, которые являются как термически, так и размерно стабильными.
• Поскольку материалы с высокой теплопроводностью термически стабильны, мы можем использовать их в экстремальных условиях, поскольку уверены, что их термическая деградация не произойдет.

Рассеивание тепла через теплопроводность печатной платы

Мы живем в эпоху, когда можно выполнять микроэлектронную упаковку, а технология интеграции легкодоступна. Поэтому общая плотность мощности электронных устройств неуклонно растет. Однако физические размеры электронных устройств и электронных компонентов неуклонно уменьшаются. Таким образом, генерируемое тепло мгновенно выделяется, что приводит к диссоциации или распаду всей электронной системы.

Однако плотность теплового потока электронных устройств также увеличивается, и высокотемпературная среда также влияет на производительность электронных устройств. Следовательно, нам нужен более эффективный план для установления теплового контроля, и нам нужно заняться проблемой рассеивания тепла в лоб, чтобы открыть новые пути Производство печатных плат.

Решение

Инженеры придумали несколько стратегий для решения этих проблем с помощью терморегулирования. Они включают в себя:

• Увеличение теплопроводности печатной платы для улучшения отвода тепла
• Используя материалы, способные выдерживать более высокие рабочие температуры. Мы можем сделать это, улучшив температуру термического разложения.
• Улучшить термическую адаптацию материала к окружающей среде и термоциклированию. Мы можем сделать это, улучшив КТР.

Наиболее эффективной стратегией из них является использование материала с высокой теплопроводностью для борьбы с рассеиванием тепла. Это связано с тем, что эти материалы обеспечивают плавную передачу тепла, и тепло никогда не скапливается в одном месте. Следовательно, тепло покидает систему сразу после его генерации и не повреждает плату. Проблема возникает только тогда, когда возникает препятствие для потока тепла, и оно начинает накапливаться. В этом случае это приведет к термическим напряжениям и повреждению печатной платы. Вот почему не рекомендуется использовать материалы с низкой теплопроводностью печатной платы в высокопроизводительных приложениях.

Если вы столкнулись с проблемами рассеивания тепла на ваших платах, то вы обратились по адресу. МОКО Технология имеет большой опыт в проектировании и разработке печатных плат с высокой теплопроводностью. Мы можем изготовить для вас индивидуальные печатные платы с высокой теплопроводностью, которые будут соответствовать вашим потребностям и позволят эффективно рассеивать тепло. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас есть какие-либо вопросы.