Når man designer højeffekt LED-applikationer støder kunder regelmæssigt på problemet med at overføre varme fra LED'en til en køleplade. For at opnå dette kan kunder bruge metalkerne printkort (MCPCB) med kobber eller aluminium som basemateriale i stedet for standard FR4-materialer brugt i printkortproduktion. Problemet med at bruge kobber eller aluminium som basemateriale er dets elektriske ledningsevne, hvilket gør det nødvendigt at have et isoleringslag mellem signallaget og basematerialet. Dette isoleringslag kaldes det dielektriske lag. Kunder kan vælge fra en bred vifte af isolerede metalsubstrater (IMS) basematerialer med termisk ledningsevne fra 2,2 W/m-k til 7,0 W/m-k og dielektriske tykkelser fra 60 µm til 150 µm. Selvom dette ofte er tilstrækkeligt, kan nogle højeffektapplikationer kræve bedre varmeoverførsel fra LED'en, ind i printkortet og til sidst ind i en køleplade fastgjort til printkortets underside. Termoelektrisk separation kobbersubstrater kan hjælpe betydeligt ved direkte at kontakte signallaget til basematerialet, opnå nul termisk modstand og dermed maksimal varmeafledning ind i kobbersubstratet.
Forskelle i lagsopbygning
Følgende billeder hjælper med at illustrere forskellene mellem et typisk MCPCB med kobbersubstrat og termoelektrisk separation kobber-MCPCB. Læg mærke til signallaget og hvordan en komponent monteret på den eksponerede overfladefinish kan afled e varme ind i kobbersubstratet.
Typisk metalkerne printkort med kobbersubstrat og dielektrisk lag
Termoelektrisk separation metalkerne printkort med kobbersubstrat
Sammenligning af kobber med dielektriske lag
Den termiske ledningsevne af kobber er cirka 390 W/m-k. Sammenligning af dette med højtydende dielektriske materialer såsom 7,0 W/m-k viser straks, hvor meget mere ydeevnedygtigt et termoelektrisk-separation kobbersubstrat kan være, selv med de tyndeste dielektriske materialer tilgængelige på markedet.
Hvorfor er dette ikke standarden så?
Hvis termoelektrisk separation kobbersubstrater er så meget mere ydeevnedygtige end standard kobbersubstrat baseret MCPCB, hvorfor er dette ikke standarden så? Fremstilling af termoelektrisk separation kobbersubstrat har betydeligt højere krav til produktionsprocessen og teknologien. Ligesom produktionen af fleksible kort, rigid-flex printkort og flerlagskort er mange yderligere trin nødvendige, mens produktionen af "almindelige" aluminiumsubstrater og kobbersubstrater er meget enklere og sammenlignelig med produktionen af enkeltsidet FR4-materiale. Dette ekstra arbejde kan dog betale sig og være billigere end dyre højtydende materialer, der ikke kommer i nærheden af varmeafledningen.
Yderligere trin under printkortfremstilling
- Kobbersubstratfolie skæres til den rette størrelse til produktion.
- Kobberfolien gøres ru ved børstning, mikroætsning og andre metoder, før substratet lamineres.
- Tørfilm fotoresist påføres med streng kontrol af temperatur og tryk, polymeriserer det ved at bestråle det med ultraviolet lys.
- Den beskyttende film fjernes ved hjælp af natriumcarbonatvandopløsning, før saltsyre og brintoverilte bruges til at korrodere og fjerne eksponeret kobber.
- Endelig fjernes tørfilm fotoresisten med vandig natriumhydroxidopløsning, før printkortet kan færdiggøres med lodmaskelaget og endelig overfladebehandling (såsom guld).
Vil du vide mere?
Mens vi fokuserer på printkortmontering hos Newmatik og ikke producerer egne printkort internt, har vi flere printkortleverandører i Tyskland, Europa og Kina, der har forskellige printkort basematerialer til at passe til din specifikke applikation. Kontakt os bare for at diskutere dine krav.