散熱難題如何解?高導熱PCB材料來幫你
發布時間:2017-01-04 責任編輯:sherry
【導讀】集ji成cheng技ji術shu跟gen微wei電dian子zi封feng裝zhuang技ji術shu,使shi得de電dian子zi元yuan器qi件jian的de總zong功gong率lv密mi度du不bu斷duan增zeng長chang,所suo產chan生sheng的de熱re量liang迅xun速su積ji累lei,導dao致zhi集ji成cheng器qi件jian周zhou圍wei的de熱re流liu密mi度du也ye在zai增zeng加jia,這zhe就jiu需xu要yao更geng加jia高gao效xiao的de熱re控kong製zhi方fang案an。因yin此ci,電dian子zi元yuan器qi件jian的de散san熱re問wen題ti已yi演yan變bian成cheng為wei當dang前qian電dian子zi元yuan器qi件jian和he電dian子zi設she備bei製zhi造zao的de一yi大da焦jiao點dian。
隨著集成技術和微電子封裝技術的發展,電子元器件的總功率密度不斷增長,而電子元器件和電子設備的物理尺寸卻逐漸趨向於小型、微wei型xing化hua,所suo產chan生sheng的de熱re量liang迅xun速su積ji累lei,導dao致zhi集ji成cheng器qi件jian周zhou圍wei的de熱re流liu密mi度du也ye在zai增zeng加jia,所suo以yi,高gao溫wen環huan境jing必bi將jiang會hui影ying響xiang到dao電dian子zi元yuan器qi件jian和he設she備bei的de性xing能neng,這zhe就jiu需xu要yao更geng加jia高gao效xiao的de熱re控kong製zhi方fang案an。因yin此ci,電dian子zi元yuan器qi件jian的de散san熱re問wen題ti已yi演yan變bian成cheng為wei當dang前qian電dian子zi元yuan器qi件jian和he電dian子zi設she備bei製zhi造zao的de一yi大da焦jiao點dian。
針對該情況,工程師們想出了一些熱管理策略:例如通過增加PCB導熱係數(高TC)來提升散熱能力;側重於讓材料和器件能夠經受更高操作溫度(高TD裂解溫度)的耐熱策略;需要了解操作環境和材料對熱循環經受程度(低CTE)的適應熱方式。另外一種策略則是使用更高效率、低功率或者更低損耗的材料,從而減少熱量的產生。
一般散熱途徑包括三種,分別是:導熱、對流以及輻射換熱。所以常用的熱管理方法有以下幾種:在設計線路板時,特意加大散熱銅箔厚度或用大麵積電源、地銅箔;使用更多的導熱孔;采用金屬散熱,包括散熱板,局部嵌銅塊。又或者在組裝時,給大功率器件加上散熱器,整機則加上風扇;要麼使用導熱膠,導熱脂等導熱介質材料;要麼采用熱管散熱,蒸汽腔散熱器,高效散熱器等。
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目前,市場上出現了一種新的熱解決方案:倡導在進行線路板設計時,就選用高裂解溫度(TD)、高導熱係數(TC)的板材。例如世強目前代理的ROGERS 的92ML係列層壓板。作為高頻電路材料全球領導者,Rogers高導熱PCB材料92 ML係列具有多個優異特性,其中最值得一提的是:92ML的導熱係數是標準FR-4(環氧樹脂)的4到8倍!
高導熱PCB材料92 ML的特性如下:
· 導熱係數(Z軸)為 2W/M.K(ASTM E1461)
· 玻璃態轉換溫度 Tg:160 ℃
· 熱裂解溫度 Td:400℃ (5%)
· Z軸熱膨脹係數(50-260℃):1.8%
· UL 最大操作溫度:150℃
· 相同介質厚度耐壓絕對值更高,穩定性好,適合大功率及耐壓要求高的設計
· 無鹵
那麼,相對一般的熱管理方案,世強 92ML材料方案到底贏在哪裏?
在標準的工業測試方法和模型中,假設材料是各向同性且隻通過平麵的導熱係數;通常采用平麵散熱的方法去降低熱點溫度,增加整個區域的熱傳遞。而世強92ML方案則不僅可以減少器件的結點溫度,還能提升約15% 或者更高的功率輸出。同傳統FR-4相比較,92ML能再降低30 ℃至35 ℃(視具體設計)。並且可以通過提高Z軸熱傳遞,增加X、Y 軸熱擴散來減少熱點峰值溫度。在不超過器件的推薦使用溫度情況下,采用¼ 磚 DC-DC 轉換器,還具有更高的功率輸出,熱傳遞的增加也會提升功率容量。而且92ML方案對於平整度要求極為嚴格的設計,提升PCB的平整度。其較低的Z膨脹係數還提高了PTH 可靠性。可提供的92 ML係列產品包括:半固化片,覆銅板,金屬基板 (SC92®);且測試樣品已通過互聯應力測試(IST)。
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