Kun suunnitellaan suuriteho-LED-sovelluksia, asiakkaat kohtaavat säännöllisesti ongelman siirtää lämpöä LED:stä jäähdytyselementtiin. Tämän saavuttamiseksi asiakkaat voivat käyttää metalliydin piirilevyjä (MCPCB) kuparilla tai alumiinilla perusmateriaalina standardin FR4-materiaalien sijaan, joita käytetään piirilevyvalmistuksessa. Ongelma kuparin tai alumiinin käytössä perusmateriaalina on sen sähkönjohta vuus, mikä tekee välttämättömäksi eristyskerroksen signaalkerroksen ja perusmateriaalin välillä. Tätä eristyskerrosta kutsutaan dielektriseksi kerrokseksi. Asiakkaat voivat valita laajasta valikoimasta eristettyjä metallisubstraatteja (IMS) perusmateriaaleja, joiden lämmönjohtavuus vaihtelee 2,2 W/m-k:sta 7,0 W/m-k:hon ja dielektriset paksuudet 60 µm:stä 150 µm:iin. Vaikka tämä on usein riittävää, jotkin suuritehosovellukset saattavat vaatia parempaa lämmönsiirtoa LED:stä, piirilevyyn ja lopulta piirilevyn alapuolelle kiinnitettyyn jäähdytyselementtiin. Termoelektriset erottelukuparisubstraatit voivat auttaa merkittävästi ottamalla suoran kontaktin signaalkerroksen ja perusmateriaalin välillä, saavuttaen nolla lämpövastuksen ja siten maksimaalisen lämmönhajotuksen kuparisubstraattiin.
Kerroksen pinon erot
Seuraavat kuvat auttavat havainnollistamaan eroja tyypillisen MCPCB:n ja termoelektrisen erottelun kupari-MCPCB:n välillä kuparisubstraatilla. Huomioi signaalkerros ja miten komponentti, joka on asennettu paljaalle pintakäsittelylle, voi hajauttaa lämpöä kuparisubstraattiin.
Tyypillinen metalliydin piirilevy kuparisubstraatilla ja dielektrisellä kerroksella
Termoelektrinen erottelu metalliydin piirilevy kuparisubstraatilla
Kuparin vertaaminen dielektrisiin kerroksiin
Kuparin lämmönjohtavuus on noin 390 W/m-k. Tämän vertaaminen korkean suorituskyvyn dielektrisiin materiaaleihin, kuten 7,0 W/m-k, näyttää heti, kuinka paljon suorituskykyisempi termoelektrisen erottelun kuparisubstraatti voi olla, jopa ohuimmilla markkinoilla saatavilla olevilla dielektrisillä materiaaleilla.
Miksi tämä ei ole standardi sitten?
Jos termoelektriset erottelukuparisubstraatit ovat niin paljon suorituskykyisempiä kuin standardi kuparisubstraattiin perustuva MCPCB, miksi tämä ei ole standardi sitten? Termoelektrisen erottelun kuparisubstraatin valmistus asettaa merkittävästi korkeampia vaatimuksia tuotantoprosessille ja teknologialle. Kuten joustav ien levyjen, jäykkien-joustavien piirilevyjen ja monikerroksisten levyjen tuotanto, tarvitaan monia lisävaiheita, kun taas "tavallisten" alumiinisubstraattien ja kuparisubstraattien tuotanto on paljon yksinkertaisempaa ja verrattavissa yksipuolisen FR4-materiaalin tuotantoon. Tämä ylimääräinen työ voi kuitenkin kannattaa ja olla halvempaa kuin kalliit korkean suorituskyvyn materiaalit, jotka eivät pääse lähellekään lämmönhajotusta.
Lisävaiheet piirilevyvalmistuksen aikana
- Kuparisubstraattifolio leikataan oikeaan kokoon tuotantoa varten.
- Kuparifolio karhennetaan harjauksella, mikro-etsauksella ja muilla menetelmillä ennen substraatin laminointia.
- Kuivakalvofo toresisti levitetään tiukalla lämpötilan ja paineen valvonnalla, polymerisoidaan se säteilyttämällä sitä ultraviolettivalolla.
- Suojakalvo poistetaan käyttämällä natriumkarbonaattiliuosta ennen kuin suolahappoa ja vetyperoksidiä käytetään syövyttämään ja poistamaan paljastettu kupari.
- Lopuksi kuivakalvofotoresisti poistetaan vesipitoisella natriumhydroksidiliuoksella ennen kuin piirilevy voidaan viimeistellä juotosmaskin kerroksella ja lopullisella pintakäsittelyllä (kuten kullalla).
Haluatko tietää lisää?
Kun keskitymme piirilevykokoonpanoon Newmatikilla emmekä valmista omia piirilevyjä sisäisesti, meillä on useita piirilevytoimittajia Saksassa, Euroopassa ja Kiinassa, joilla on erilaisia piirilevyjen perusmateriaaleja sopimaan erityiseen sovellukseesi. Ota vain meihin yhteyttä keskustellaksesi vaatimuksistasi.