Ao desenhar aplicações LED de alta potência, clientes regularmente enfrentam o problema de transferir calor do LED para um dissipador calor. Para alcançar isto, clientes podem usar PCBs de núcleo metálico (MCPCB) com cobre ou alumínio como material base em vez de materiais FR4 padrão usados em fabrico PCB. O problema com usar cobre ou alumínio como material base é a sua condutividade elétrica, que torna necessário ter uma camada de isolamento entre a camada de sinal e o material base. Esta camada de isolamento é chamada a camada dielétrica. Clientes podem escolher de uma ampla gama de materiais base substrato metálico isolado (IMS) com condutividade térmica variando de 2,2 W/m-k a 7,0 W/m-k e espessuras dielétricas variando de 60 µm a 150 µm. Embora isto seja frequentemente suficiente, algumas aplicações de alta potência podem requerer melhor transferência de calor do LED, para o PCB e em última análise para um dissipador calor ligado ao lado inferior do PCB. Substratos cobre de separação termoelétrica podem ajudar significativamente ao contactar diretamente a camada sinal ao material baser, alcançando resistência térmica zero e assim dissipação calor máxima no substrato cobre.
Diferenças Stack up de Camada
As seguintes imagens ajudam a ilustrar as diferenças entre um MCPCB típico com substrato cobre e MCPCBs Cobre Separação Termoelétrica. Preste atenção à camada sinal e como um componente montado na superfície acabamento exposta pode dissipar calor no substrato cobre.
PCB Núcleo Metálico Típico com Substrato Cobre e Camada Dielétrica
PCB Núcleo Metálico Separação Termoelétrica com Substrato Cobre
Comparando Cobre com Camadas Dielétricas
A condutividade térmica do cobre é aproximadamente 390 W/m-k. Comparar isto a materiais dielétricos de alto desempenho como 7,0 W/m-k mostra imediatamente quanto mais performante um substrato cobre de separação termoelétrica pode ser, até com os materiais dielétricos mais finos disponíveis no mercado.
Porque não é isto o padrão, então?
Se substratos cobre de separação termoelétrica são tão mais performantes que MCPCB baseado em substrato cobre padrão, porque não é isto o padrão então? O fabrico de substrato cobre de separação termoelétrica tem requisitos significativamente mais altos no processo e tecnologia de produção. Como a produção de placas flexíveis, PCB rígido-flex e placas multicamada, muitas etapas adicionais são necessárias enquanto a produção de substratos alumínio e substratos cobre "ordinários" é muito mais simples e comparável à produção de material FR4 simples face. No entanto, este trabalho adicional pode compensar e ser mais barato que materiais de alto desempenho caros que não se aproximam da dissipação calor.
Etapas adicionais durante fabrico PCB
- Folha substrato cobre é cortada no tamanho adequado para produção.
- A folha cobre é asperizada por escovagem, micro-gravação e outros métodos antes do substrato ser laminado.
- Fotorresiste filme seco é aplicado com controlos rigorosos de temperatura e pressão, polimerizando-o irradiando-o com luz ultravioleta.
- O filme protetor é despojado usando solução aquosa carbonato sódio antes de usar ácido clorídrico e peróxido hidrogénio para corroer e remover cobre exposto.
- Finalmente, o fotorresiste filme seco é removido com solução aquosa hidróxido sódio antes do PCB poder ser acabado com a camada máscara solda e tratamento superfície final (como ouro).
Quer saber mais?
Embora nos foquemos em montagem PCB na Newmatik e não produzimos os nossos próprios PCBs internamente, temos vários fornecedores PCB na Alemanha, Europa e China que têm vários materiais base PCB para adequar a sua aplicação específica. Apenas contacte-nos para discutir os seus requisitos.