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散熱難題如何解?高導(dǎo)熱PCB材料來(lái)幫你

發(fā)布時(shí)間:2017-01-04 責(zé)任編輯:sherry

 【導(dǎo)讀】集成技術(shù)跟微電子封裝技術(shù),使得電子元器件的總功率密度不斷增長(zhǎng),所產(chǎn)生的熱量迅速積累,導(dǎo)致集成器件周圍的熱流密度也在增加,這就需要更加高效的熱控制方案。因此,電子元器件的散熱問(wèn)題已演變成為當(dāng)前電子元器件和電子設(shè)備制造的一大焦點(diǎn)。
 
隨著集成技術(shù)和微電子封裝技術(shù)的發(fā)展,電子元器件的總功率密度不斷增長(zhǎng),而電子元器件和電子設(shè)備的物理尺寸卻逐漸趨向于小型、微型化,所產(chǎn)生的熱量迅速積累,導(dǎo)致集成器件周圍的熱流密度也在增加,所以,高溫環(huán)境必將會(huì)影響到電子元器件和設(shè)備的性能,這就需要更加高效的熱控制方案。因此,電子元器件的散熱問(wèn)題已演變成為當(dāng)前電子元器件和電子設(shè)備制造的一大焦點(diǎn)。
 
針對(duì)該情況,工程師們想出了一些熱管理策略:例如通過(guò)增加PCB導(dǎo)熱系數(shù)(高TC)來(lái)提升散熱能力;側(cè)重于讓材料和器件能夠經(jīng)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(huán)境和材料對(duì)熱循環(huán)經(jīng)受程度(低CTE)的適應(yīng)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(chǎn)生。
 
一般散熱途徑包括三種,分別是:導(dǎo)熱、對(duì)流以及輻射換熱。所以常用的熱管理方法有以下幾種:在設(shè)計(jì)線路板時(shí),特意加大散熱銅箔厚度或用大面積電源、地銅箔;使用更多的導(dǎo)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(shí),給大功率器件加上散熱器,整機(jī)則加上風(fēng)扇;要么使用導(dǎo)熱膠,導(dǎo)熱脂等導(dǎo)熱介質(zhì)材料;要么采用熱管散熱,蒸汽腔散熱器,高效散熱器等。
 
2016年上線的世強(qiáng)智能硬件創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái),云集了電子元器件有關(guān)散熱問(wèn)題的完整解決方案,解決企業(yè)工程師在創(chuàng)新時(shí)的痛點(diǎn),打通創(chuàng)新的服務(wù)鏈。更多有關(guān)散熱問(wèn)題的新技術(shù)新方案可以在世強(qiáng)元件電商APP上搜索下載。
PCB
目前,市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種新的熱解決方案:倡導(dǎo)在進(jìn)行線路板設(shè)計(jì)時(shí),就選用高裂解溫度(TD)、高導(dǎo)熱系數(shù)(TC)的板材。例如世強(qiáng)目前代理的ROGERS 的92ML系列層壓板。作為高頻電路材料全球領(lǐng)導(dǎo)者,Rogers高導(dǎo)熱PCB材料92 ML系列具有多個(gè)優(yōu)異特性,其中最值得一提的是:92ML的導(dǎo)熱系數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)FR-4(環(huán)氧樹(shù)脂)的4到8倍!
 
高導(dǎo)熱PCB材料92 ML的特性如下:
 
· 導(dǎo)熱系數(shù)(Z軸)為 2W/M.K(ASTM E1461)
 
· 玻璃態(tài)轉(zhuǎn)換溫度 Tg:160 ℃
 
· 熱裂解溫度 Td:400℃ (5%)
 
· Z軸熱膨脹系數(shù)(50-260℃):1.8%
 
· UL 最大操作溫度:150℃
 
· 相同介質(zhì)厚度耐壓絕對(duì)值更高,穩(wěn)定性好,適合大功率及耐壓要求高的設(shè)計(jì)
 
· 無(wú)鹵
 
那么,相對(duì)一般的熱管理方案,世強(qiáng) 92ML材料方案到底贏在哪里?
 
在標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)測(cè)試方法和模型中,假設(shè)材料是各向同性且只通過(guò)平面的導(dǎo)熱系數(shù);通常采用平面散熱的方法去降低熱點(diǎn)溫度,增加整個(gè)區(qū)域的熱傳遞。而世強(qiáng)92ML方案則不僅可以減少器件的結(jié)點(diǎn)溫度,還能提升約15% 或者更高的功率輸出。同傳統(tǒng)FR-4相比較,92ML能再降低30 ℃至35 ℃(視具體設(shè)計(jì))。并且可以通過(guò)提高Z軸熱傳遞,增加X(jué)、Y 軸熱擴(kuò)散來(lái)減少熱點(diǎn)峰值溫度。在不超過(guò)器件的推薦使用溫度情況下,采用¼ 磚 DC-DC 轉(zhuǎn)換器,還具有更高的功率輸出,熱傳遞的增加也會(huì)提升功率容量。而且92ML方案對(duì)于平整度要求極為嚴(yán)格的設(shè)計(jì),提升PCB的平整度。其較低的Z膨脹系數(shù)還提高了PTH 可靠性??商峁┑?2 ML系列產(chǎn)品包括:半固化片,覆銅板,金屬基板 (SC92®);且測(cè)試樣品已通過(guò)互聯(lián)應(yīng)力測(cè)試(IST)。
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