【散热管理】亚博体育官网阿根廷合作伙伴涂层在PCB上的散热应用

2019-1-1 12:11| 发布者: admin| 查看: 530| 评论: 0|来自: 国际电子电路展

摘要: Sven Kramer德国Peters裴特笙集团全球产品应用经理1994年加入裴特笙,负责管理PCB产品的应用工程师团队,熟悉油墨产品的研发和应用,曾在多个重大的国际PCB论坛上发表演讲。王振平交大-马赛工商管理硕士,Peters裴特 ...

Sven Kramer

德国Peters裴特笙集团全球产品应用经理

1994年加入裴特笙,负责管理PCB产品的应用工程师团队,熟悉油墨产品的研发和应用,曾在多个重大的国际PCB论坛上发表演讲。

王振平

交大-马赛工商管理硕士,Peters裴特笙中国区总经理

负责中国的业务和公司管理,在过去的10多年里,其管理过多个跨国公司,并具有丰富的涂层和胶水实践应用经验。

越来越复杂的电路,越来越小的电路板面积要求(微形集成化),从而导致其电子元器件的密度不断增加。高性能元器件在运作时会以热的形式产生很高的功耗,如果处理不当,则会因过热而引发电路板故障,严重时甚至会损毁元器件。为了避免发生这种情况,需要将产生的热能转移至环境中。在某些应用中PCB周边环境温度已经比较高,情况会变得更加棘手。

对于电路板的散热应用来说,金属散热片的使用是十分普遍的。这些散热片大多由具有良好亚博体育官网阿根廷合作伙伴性能的金属冷却元件组成,并与电路板相连接,其作用是将热能从热源传导并释放到外部空气环境中。

本文将介绍如何用丝印型亚博体育官网阿根廷合作伙伴油墨来连接传统散热片和PCB,达到散热的功能。

1、散热原理

热传导是一种能量传递,由原子和分子之间的相互作用而产生。不均匀的温度分布会导致热传导的发生,遵循热力学的第二基本原理,它总是由热区域流向冷区域。散热性能——热导率是一种特性,金属拥有最优异的散热性能,无机物位居第二,其次则是有机物和液体,而气体的亚博体育官网阿根廷合作伙伴性能是最差的。

图1 传统热传导

图2 亚博体育官网阿根廷合作伙伴油墨热传导

亚博体育官网阿根廷合作伙伴性能(I)和接触面积(A)能通过热阻(Rth)的比例减少来增加;而热阻Rth的增加与其厚度(t)成正比。通过研究发现,热阻Rth定义了材料阻值特性,而且热阻Rth取决于材料本身。

热阻抗Rθ的特性与抗热性相似,但它取决于接触面积,其中包括界面的热传递效果。这取决于:

1. 发热源和散热片之间的接触方式;

2. 接触压力;

3. 亚博体育官网阿根廷合作伙伴材料(TIM)的表面。

图3 亚博体育官网阿根廷合作伙伴油墨与散热片

一个重要特征是界面上的热传递效果,这种特性产生于金属散热片和热界面材料(TIM)之间。因此,长度为10厘米的亚博体育官网阿根廷合作伙伴体具有比两根相同材料,使用机械连结的5厘米亚博体育官网阿根廷合作伙伴体有更好的亚博体育官网阿根廷合作伙伴性能。

在热力学中,用传热系数的方式来计算或者用亚博体育官网阿根廷合作伙伴阻值计算,它与每个亚博体育官网阿根廷合作伙伴体表面的粗糙程度有关。在固体表面直接接触的情况下,微小的空气杂质减少了“真正的”接触面积,导致热量仅能通过减少的亚博体育官网阿根廷合作伙伴面积传导。

2、关于亚博体育官网阿根廷合作伙伴油墨在绝缘金属基板(IMS)上的应用

2.1在IMS-PCB上的热传导路径

在典型的IMS应用中,元器件比如高功率LED所产生的热能通常会被传导到PCB中的铝层并散发出去,即便如此,连接部分热源至更进一步的冷却单元依然是非常有利的。

在对电路进行模拟分析的基础上,专家发现热阻抗存在于串联或并联的线路中。需要特别注意的是最高热阻与传热阻力,因为他们会最终决定整个热量的流向。

2.2 不同热界面材料的比较(TIM)

除了对界面抗热性能的测试外,还需特别关注热界面材料本身。尽管传热系数是非常重要的参数,但是在应用当中,热界面材料的厚度同样具有很高的相关性。

图4 组装了IMS 基板的LED

右:以热量从IMS 传导到散热片的路径为蓝本的等效电路图( 来源:ZFW - Zentrum für W?rmemanagement?Stuttgart)

丝网印刷散热油墨是一种新技术解决方案,这种散热材料能提供良好的绝缘和阻焊性能。ELPEPCB?中的丝网印刷亚博体育官网阿根廷合作伙伴油墨TIP2740这项产品由德国Peters裴特笙与意大利企业Serigroup s.r.l(PCB制作商)共同合作研发。

该产品的应用和固化由PCB制作商在指定的电路板位置上完成,而且工序先于焊接。成品打造完成后,最终使用者会收到印好了散热油墨的产品。

在经过丝网印刷和固化后,散热油墨的厚度会介于50到70微米之间。

即使处于永久的热循环,由于散热油墨解决了抽空问题,PCB依然能保持优异的热耦合性能。

与金属散热片相比,最终成本得到了很大程度的消减,原因如下:

1. 选择性丝网印刷工序保证了百分百的材料利用率;

2. 无预切割成本;

3. 更简易的装配程序,之后只需焊接和机械固定。



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