När man designar högeffekts LED-applikationer möter kunder regelbundet problemet med att överföra värme från LED:en till en kylfläns. För att uppnå detta kan kunder använda metallkärna kretskort (MCPCB) med koppar eller aluminium som basmaterial istället för standard FR4-material som används i kretskorts tillverkning. Problemet med att använda koppar eller aluminium som basmaterial är dess elektriska ledningsförmåga, vilket gör det nödvändigt att ha ett isoleringslager mellan signallagret och basmaterialet. Detta isoleringslager kallas det dielektriska lagret. Kunder kan välja från ett brett utbud av isolerade metallsubstrat (IMS) basmaterial med termisk ledningsförmåga som sträcker sig från 2,2 W/m-k till 7,0 W/m-k och dielektriska tjocklekar från 60 µm till 150 µm. Även om detta ofta är tillräckligt kan vissa högeffektsapplikationer kräva bättre värmeöverföring från LED:en, in i kretskortet och slutligen in i en kylfläns fäst vid kretskortets undersida. Termoelektrisk separation kopparsubstrat kan hjälpa avsevärt genom att direkt kontakta signallagret med basmaterialet, uppnå noll termisk resistans och därmed maximal värmeavledning in i kopparsubstratet.
Skillnader i lagerstackning
Följande bilder hjälper till att illustrera skillnaderna mellan ett typiskt MCPCB med kopparsubstrat och termoelektrisk separation koppar-MCPCB. Lägg märke till signallagret och hur en komponent monterad på den exponerade ytfinishen kan avleda värme in i kopparsubstratet.
Typiskt metallkärna kretskort med kopparsubstrat och dielektriskt lager
Termoelektrisk separation metallkärna kretskort med kopparsubstrat
Jämförelse av koppar med dielektriska lager
Den termiska ledningsförmågan hos koppar är ungefär 390 W/m-k. Att jämföra detta med högpresterande dielektriska material såsom 7,0 W/m-k visar omedelbart hur mycket mer presterande ett termoelektriskt-separation kopparsubstrat kan vara, även med de tunnaste dielektriska materialen som finns tillgängliga på marknaden.
Varför är inte detta standarden då?
Om termoelektrisk separation kopparsubstrat är så mycket mer presterande än standard kopparsubstrat baserad MCPCB, varför är inte detta standarden då? Tillverkning av termoelektrisk separation kopparsubstrat har betydligt högre krav på produktionsprocessen och teknologin. Liksom produktionen av flexibla kort, rigid-flex kretskort och flerlagers kort behövs många ytterligare steg medan produktionen av "vanliga" aluminiumsubstrat och kopparsubstrat är mycket enklare och jämförbar med produktionen av ensidigt FR4-material. Detta extra arbete kan dock löna sig och vara billigare än dyra högpresterande material som inte kommer i närheten av värmeavledningen.
Ytterligare steg under kretskorts tillverkning
- Kopparsubstratfolie skärs till rätt storlek för produktion.
- Kopparfolien görs grov genom borstning, mikroetsning och andra metoder innan substratet lamineras.
- Torrfilmsfotoresist appliceras med strikt kontroll av temperatur och tryck, polymeriserar det genom att bestråla det med ultraviolett ljus.
- Den skyddande filmen tas bort genom att använda natriumkarbonatlösning innan saltsyra och väteperoxid används för att korrodera och ta bort exponerad koppar.
- Slutligen tas torrfilmsfotoresisten bort med vattenlösning av natriumhydroxid innan kretskortet kan färdigställas med lödmasklager och slutlig ytbehandling (såsom guld).
Vill du veta mer?
Medan vi fokuserar på kretskortsmontage på Newmatik och inte producerar egna kretskort internt har vi flera kretskortsleverantörer i Tyskland, Europa och Kina som har olika kretskorts basmaterial för att passa din specifika applikation. Kontakta oss bara för att diskutera dina krav.