알루미늄 코어 PCB 어셈블리의 열 관리 전략
알루미늄 코어 PCB는 우수한 열전도율과 구조적 강성으로 인해 LED 조명, 자동차 전자 제품 및 전원 공급 장치와 같은 고전력 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나, 어셈블리 동안의 효과적인 열 소산은 과열을 방지하고 장기 신뢰성을 보장하기 위해 재료 상호 작용, 구성 요소 배치 및 열 인터페이스 설계를 신중하게 고려해야합니다.
유전체 층 선택 및 두께 최적화
알루미늄 코어 PCB의 유전체 층은 전기 절연체로서 구리 트레이스와 알루미늄베이스 사이의 열 전달을 용이하게한다. 열전도율은 전반적인 열 소산 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 세라믹으로 채워진 폴리머와 같은 높은 열전도율 물질을 갖는 더 얇은 유전체 층은 열 저항을 최소화하기 위해 선호된다.
그러나, 두께를 감소 시키면 전기 절연 강도 또는 기계적 접착력이 손상 될 수 있습니다. 제조업체는 애플리케이션의 열 및 전압 분리 요구 사항을 모두 충족하는 유전체 재료를 선택하여 이러한 요소의 균형을 맞춰야합니다. 예를 들어, 고전압 설계는 열 성능을 약간 줄인하더라도 유전체 특성이 향상된 두꺼운 층이 필요할 수 있습니다.
유전체 층의 표면 거칠기는 또한 열 접촉에 영향을 미칩니다. 부드러운 마감 처리는 열 인터페이스 재료 (TIMS) 또는 구성 요소에 대한 접착력을 향상시켜 열 장벽 역할을하는 계면 공기 갭을 줄입니다. 혈장 에칭과 같은 라미네이션 후 처리는 표면 질감을 향상시켜 단열재를 희생하지 않고 팀 습윤을 향상시킬 수 있습니다.
열 인터페이스 재료 응용 강화 강화
Tims는 부품과 알루미늄 기판 사이의 미세한 갭 브리징에 중요한 역할을하여 효율적인 열 흐름을 보장합니다. 열 그리스, 위상 변경 재료 또는 갭 패드에 관계없이 TIM의 선택은 조립 복잡성, 재 작업 가능성 및 열전도율 요구 사항에 따라 다릅니다.
전력 트랜지스터 또는 MOSFET과 같은 고르지 않은 표면이있는 성분의 경우 제어 된 양의 열 그리스를 분배하면 균일 한 커버리지가 보장됩니다. 비전 정렬을 갖춘 자동 디스펜싱 시스템은 일관성을 유지하여 성능을 줄일 수있는 공극 또는 과도한 재료를 방지하는 데 도움이됩니다. 냉각시 얇고 순응적인 층을 형성하기 위해 냉각하는 동안 굳은 위상 변경 재료는 열 사이클링 하에서 장기 안정성을 필요로하는 응용 분야에 이상적입니다.
갭 패드는 적용하기 쉽지만 구성 요소 발자국과 일치하도록 정확한 절단이 필요합니다. 돌출 된 가장자리는 핫스팟을 만들거나 인접한 부품을 방해 할 수 있지만, 부족한 커버리지는 공기 갭을 남깁니다. 프리 컷 패드 또는 레이저 절단 도구를 사용하면 특히 고밀도 설계의 정확도가 향상됩니다.
전략적 구성 요소 배치 및 레이아웃 설계
구성 요소 배치는 알루미늄 코어 PCB의 열 분포에 크게 영향을 미칩니다. 프로세서 나 다이오드와 같은 고열 생성 성분은 알루미늄베이스의 중심 근처에 배치되어 있어야 열이 가장자리에 균일하게 퍼질 수 있습니다. 열병으로 작용할 수있는 보드 가장자리 또는 모서리 근처에서 이러한 부품을 클러스터링하지 마십시오.
구성 요소 아래의 열 비아는 알루미늄 층으로의 수직 열 전달을 향상시킵니다. SMD의 경우 VIA를 패드 바로 아래에 배치하거나 PAD 패드 설계를 사용하면 열 저항이 줄어 듭니다. 그러나 양과 크기를 통해 과도한 VIA가 기생 커패시턴스를 증가 시키거나 복잡한 라우팅을 증가시킬 수 있으므로 열 요구 사항을 전기 성능과 균형을 유지해야합니다.
다층 알루미늄 PCB에서 내부 구리 평면은 열을 수평으로 분배 할 수 있습니다. 설계자는 전용 열 레이어를 할당하고 저항성 경로를 통해 열 생성 구성 요소에 연결해야합니다. 시뮬레이션 도구는 프로토 타이핑 전에 열 그라디언트를 예측하고 레이아웃을 최적화하여 시행 착오 반복을 줄입니다.
고전력 적용을위한 고급 냉각 기술 , 조립 중에 보충 냉각 방법을 통합 할 수 있습니다.
표준 알루미늄 코어 기능을 초과하는 응용 분야의 알루미늄 기판 내의 내장 된 열 파이프 또는 증기 챔버는 측면 열 확산을 향상시켜 국소 과열없이 더 높은 전력 밀도를 가능하게합니다. 이러한 기능은 기판 제조 중에 정확한 통합이 필요하지만 상당한 성능 이득을 제공합니다.
히트 싱크 또는 강제 공기 대류와 같은 외부 냉각 솔루션도 알루미늄베이스에 부착 할 수 있습니다. 기계적 패스너 또는 열 접착제는 안전한 접촉을 보장하는 반면, 양극화와 같은 표면 처리는 방사선 효율을 향상시킵니다. 접착제를 사용할 때는 열전도율이 높은 재료를 선택하고 알루미늄과의 호환성을 선택하면 시간이 지남에 따라 분해가 발생합니다.
동봉 된 환경에서는 팬이나 덕트를 사용하여 알루미늄 표면을 가로 지르는 공기 흐름을 지휘하면 대류 냉각이 향상됩니다. 설계자는 구성 요소 배치 중에 공기 흐름 패턴을 고려해야하며 난류 흐름이나 죽은 구역을 생성 할 수있는 장애물을 피해야합니다. 전도, 대류 및 방사선 전략을 결합하면 까다로운 조건에서 포괄적 인 열 관리가 가능합니다.
유전체 층 최적화에서 고급 냉각 통합에 이르기까지 이러한 측면을 해결함으로써 제조업체는 알루미늄 코어 PCB의 열 성능을 극대화하여 고출력 응용 분야의 신뢰성을 보장하면서 비용 효율적인 어셈블리 공정을 유지할 수 있습니다.
