Bij het ontwerpen van hoog-vermogen LED toepassingen worden klanten regelmatig geconfronteerd met het probleem van warmte-overdracht van de LED naar een koellichaam. Om dit te bereiken kunnen klanten metal core PCBs (MCPCB) gebruiken met koper of aluminium als basismateriaal in plaats van standaard FR4 materialen gebruikt in PCB fabricage. Het probleem met het gebruik van koper of aluminium als basismateriaal is de elektrische geleidbaarheid, wat het noodzakelijk maakt om een isolatielaag te hebben tussen de signaallaag en het basismateriaal. Deze isolatielaag wordt de diëlektrische laag genoemd. Klanten kunnen kiezen uit een breed scala aan geïsoleerde metal substrate (IMS) basismaterialen met thermische geleidbaarheid variërend van 2,2 W/m-k tot 7,0 W/m-k en diëlektrische diktes variërend van 60 µm tot 150 µm. Hoewel dit vaak voldoende is, kunnen sommige hoog-vermogen toepassingen betere warmte-overdracht vereisen van de LED, naar de PCB en uiteindelijk naar een koellichaam bevestigd aan de onderkant van de PCB. Thermo-elektrische scheiding koper substraten kunnen aanzienlijk helpen door de signaallaag direct te contacteren met het basismateriaal, waardoor nul thermische weerstand wordt bereikt en dus maximale warmte-afvoer naar het koper substraat.
Laagstapel Verschillen
De volgende afbeeldingen helpen de verschillen te illustreren tussen een typische MCPCB met koper substraat en Thermo-elektrische Scheiding Koper MCPCBs. Let op de signaallaag en hoe een component geassembleerd op de blootgestelde oppervlakteafwerking warmte kan afvoeren naar het koper substraat.
Typische Metal Core PCB met Koper Substraat en Diëlektrische Laag
Thermo-elektrische Scheiding Metal Core PCB met Koper Substraat
Koper Vergelijken met Diëlektrische Lagen
De thermische geleidbaarheid van koper is ongeveer 390 W/m-k. Dit vergelijken met hoogperformante diëlektrische materialen zoals 7,0 W/m-k toont onmiddellijk hoe veel performanter een thermo-elektrische-scheiding koper substraat kan zijn, zelfs met de dunste diëlektrische materialen beschikbaar op de markt.
Waarom is dit dan niet de standaard?
Als thermo-elektrische-scheiding koper substraten zoveel performanter zijn dan standaard koper substraat gebaseerde MCPCB, waarom is dit dan niet de standaard? Fabricage van thermo-elektrische-scheiding koper substraat heeft aanzienlijk hogere eisen aan het productieproces en technologie. Net als de productie van flexibele printplaten, rigid-flex PCB en multi-layer printplaten zijn veel extra stappen nodig terwijl de productie van "gewone" aluminium substraten en koper substraten veel eenvoudiger is en vergelijkbaar met de productie van enkelzijdig FR4 materiaal. Dit extra werk kan echter lonen en goedkoper zijn dan dure hoogperformante materialen die niet in de buurt komen van de warmte-afvoer.
Aanvullende stappen tijdens PCB fabricage
- Koper substraat folie wordt gesneden in de juiste grootte voor productie.
- De koperfolie wordt ruw gemaakt door borstelen, micro-etsen en andere methodes voordat het substraat wordt gelamineerd.
- Droog film fotoresist wordt aangebracht met strikte controles van temperatuur en druk, polymeriserend door bestraling met ultraviolet licht.
- De beschermende film wordt gestript door natrium carbonaat waterige oplossing te gebruiken voordat zoutzuur en waterstofperoxide worden gebruikt om te corroderen en blootgesteld koper te verwijderen.
- Ten slotte wordt de droog film fotoresist verwijderd met waterige natriumhydroxide oplossing voordat de PCB kan worden afgewerkt met de soldeermasker laag en finale oppervlaktebehandeling (zoals goud).
Wilt u meer weten?
Hoewel we ons bij Newmatik richten op PCB assemblage en niet onze eigen PCBs in-house produceren, hebben we verschillende PCB leveranciers in Duitsland, Europa en China die verschillende PCB basismaterialen hebben om bij uw specifieke toepassing te passen. Neem gewoon contact met ons op om uw eisen te bespreken.