การรักษาความร้อนสำหรับการประกอบ PCB สารตั้งต้นอลูมิเนียม

กลยุทธ์การจัดการความร้อนสำหรับชุด PCB อลูมิเนียม-คอร์

PCB แบบอลูมิเนียมคอร์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นพลังงานสูงเช่นแสง LED, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์และแหล่งจ่ายไฟเนื่องจากการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแกร่งของโครงสร้าง อย่างไรก็ตามการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพในระหว่างการประกอบต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับการโต้ตอบของวัสดุการจัดวางส่วนประกอบและการออกแบบส่วนต่อประสานความร้อนเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปและมั่นใจในความน่าเชื่อถือในระยะยาว

การเพิ่มประสิทธิภาพการเลือกเลเยอร์อิเล็กทริกและความหนา
ชั้นไดอิเล็กทริกใน PCBs อลูมิเนียม-คอร์ทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้าในขณะที่อำนวยความสะดวกในการถ่ายเทความร้อนระหว่างร่องรอยทองแดงและฐานอลูมิเนียม การนำความร้อนของมันส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการกระจายความร้อนโดยรวม ชั้นอิเล็กทริกทินเนอร์ที่มีวัสดุการนำความร้อนสูงเช่นโพลีเมอร์ที่เต็มไปด้วยเซรามิกเป็นที่ต้องการเพื่อลดความต้านทานความร้อน

อย่างไรก็ตามการลดความหนาสามารถลดความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าหรือการยึดเกาะทางกล ผู้ผลิตจะต้องสร้างความสมดุลให้กับปัจจัยเหล่านี้โดยการเลือกวัสดุอิเล็กทริกที่ตรงตามข้อกำหนดการแยกความร้อนและแรงดันไฟฟ้าสำหรับการใช้งาน ตัวอย่างเช่นการออกแบบแรงดันไฟฟ้าสูงอาจต้องใช้เลเยอร์ที่หนาขึ้นด้วยคุณสมบัติไดอิเล็กทริกที่เพิ่มขึ้นแม้ว่าจะช่วยลดประสิทธิภาพการระบายความร้อนเล็กน้อย

ความขรุขระพื้นผิวของชั้นอิเล็กทริกยังมีผลต่อการสัมผัสความร้อน ผิวที่ราบรื่นช่วยเพิ่มการยึดเกาะกับวัสดุอินเตอร์เฟสความร้อน (TIMS) หรือส่วนประกอบช่วยลดช่องว่างของอากาศที่ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคทางความร้อน การรักษาหลังการเลี้ยงดูอย่างเช่นการแกะสลักพลาสมาสามารถเพิ่มพื้นผิวเพื่อปรับปรุงการเปียกของ TIM โดยไม่ต้องเสียสละฉนวนกันความร้อน

การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานวัสดุอินเตอร์เฟสความร้อน
TIMS มีบทบาทสำคัญในการเชื่อมช่องว่างด้วยกล้องจุลทรรศน์ระหว่างส่วนประกอบและสารตั้งต้นอลูมิเนียมทำให้มั่นใจได้ว่าการไหลของความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ทางเลือกของ TIM-ไม่ว่าจะเป็นจาระบีความร้อนวัสดุการเปลี่ยนแปลงเฟสหรือแผ่นช่องว่าง-ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของการประกอบความสามารถในการทำงานใหม่และข้อกำหนดการนำความร้อน

สำหรับส่วนประกอบที่มีพื้นผิวที่ไม่สม่ำเสมอเช่นทรานซิสเตอร์พลังงานหรือ MOSFETS จ่ายปริมาณจาระบีความร้อนที่ควบคุมได้ ระบบจ่ายอัตโนมัติที่มีการจัดตำแหน่งการมองเห็นช่วยรักษาความสอดคล้องป้องกันช่องว่างหรือวัสดุส่วนเกินที่สามารถลดประสิทธิภาพได้ วัสดุเปลี่ยนเฟสซึ่งทำให้แข็งตัวในระหว่างการระบายความร้อนเพื่อสร้างชั้นบาง ๆ ที่เข้ากันได้นั้นเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องใช้ความมั่นคงในระยะยาวภายใต้การปั่นจักรยานด้วยความร้อน

ช่องว่างแผ่นในขณะที่ใช้งานได้ง่ายขึ้นต้องมีการตัดที่แม่นยำเพื่อให้ตรงกับรอยเท้าส่วนประกอบ ขอบที่ยื่นออกมาสามารถสร้างฮอตสปอตหรือแทรกแซงชิ้นส่วนที่อยู่ติดกันในขณะที่ความครอบคลุมไม่เพียงพอทำให้ช่องว่างของอากาศ การใช้แผ่นรองหรือเครื่องมือตัดด้วยเลเซอร์ช่วยเพิ่มความแม่นยำโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบที่มีความหนาแน่นสูง

การจัดวางองค์ประกอบเชิงกลยุทธ์และ
การจัดวางส่วนประกอบการออกแบบเค้าโครงมีผลต่อการกระจายความร้อนอย่างมีนัยสำคัญใน PCB อลูมิเนียมคอร์ ส่วนประกอบที่สร้างความร้อนสูงเช่นโปรเซสเซอร์หรือไดโอดควรอยู่ในตำแหน่งใกล้กับศูนย์อลูมิเนียมซึ่งความร้อนสามารถแพร่กระจายไปยังขอบอย่างสม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงการจัดกลุ่มชิ้นส่วนเหล่านี้ใกล้ขอบกระดานหรือมุมซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นคอขวดความร้อน

ความร้อน vias ใต้ส่วนประกอบช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนในแนวตั้งไปยังชั้นอลูมิเนียม สำหรับ SMDS การวาง vias โดยตรงใต้แผ่นรองหรือใช้การออกแบบผ่านแผ่นช่วยลดความต้านทานความร้อน อย่างไรก็ตามผ่านปริมาณและขนาดจะต้องสมดุลความต้องการความร้อนด้วยประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเนื่องจาก VIAs ที่มากเกินไปสามารถเพิ่มความจุของกาฝากหรือการกำหนดเส้นทางที่ซับซ้อน

ใน PCB อลูมิเนียมหลายชั้นระนาบทองแดงภายในสามารถกระจายความร้อนในแนวนอนเพิ่มเติม นักออกแบบควรจัดสรรเลเยอร์ความร้อนโดยเฉพาะและตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขาเชื่อมต่อกับส่วนประกอบที่สร้างความร้อนผ่านเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำ เครื่องมือจำลองช่วยทำนายการไล่ระดับสีด้วยความร้อนและเพิ่มประสิทธิภาพเลย์เอาต์ก่อนการสร้างต้นแบบลดการทำซ้ำการทดลองและข้อผิดพลาด

เทคนิคการระบายความร้อนขั้นสูงสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ใช้พลังงานสูง
สำหรับแอปพลิเคชันเกินความสามารถของอลูมิเนียม-คอร์มาตรฐานวิธีการระบายความร้อนเสริมสามารถรวมเข้าด้วยกันในระหว่างการประกอบ ท่อความร้อนแบบฝังตัวหรือห้องไอภายในพื้นผิวอลูมิเนียมช่วยเพิ่มการแพร่กระจายความร้อนด้านข้างช่วยให้ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้นโดยไม่ต้องมีความร้อนสูงเกินไป คุณสมบัติเหล่านี้ต้องการการรวมที่แม่นยำในระหว่างการผลิตสารตั้งต้น แต่ให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

โซลูชันการระบายความร้อนภายนอกเช่นฮีทซิงค์หรือการพาความร้อนแบบบังคับทางอากาศสามารถติดอยู่กับฐานอลูมิเนียมได้ ตัวยึดเชิงกลหรือกาวความร้อนช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสัมผัสที่ปลอดภัยในขณะที่การรักษาพื้นผิวเช่นการปรับสภาพผิวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแผ่รังสี เมื่อใช้กาวการเลือกวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูงและความเข้ากันได้กับอลูมิเนียมช่วยป้องกันการสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป

ในสภาพแวดล้อมที่ปิดล้อมการชี้นำการไหลเวียนของอากาศข้ามพื้นผิวอลูมิเนียมโดยใช้พัดลมหรือท่อช่วยเพิ่มความเย็นแบบพาความร้อน นักออกแบบควรพิจารณารูปแบบการไหลของอากาศในระหว่างการวางส่วนประกอบหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่สามารถสร้างการไหลแบบปั่นป่วนหรือโซนที่ตายแล้ว การรวมการนำการนำการพาความร้อนและการแผ่รังสีจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจัดการความร้อนที่ครอบคลุมในเงื่อนไขที่ต้องการ

ด้วยการจัดการกับแง่มุมเหล่านี้-จากการเพิ่มประสิทธิภาพเลเยอร์อิเล็กทริกไปจนถึงการรวมการระบายความร้อนขั้นสูง-ผู้ผลิตสามารถเพิ่มประสิทธิภาพความร้อนของ PCB แบบอลูมิเนียมคอร์ได้สูงสุด