PCB conductividad térmica y su importancia

La conductividad térmica de la PCB es su capacidad para conducir calor.. Los materiales que tienen una conductividad térmica más baja permiten una menor tasa de transferencia de calor.. Por otra parte, Los materiales con una alta conductividad térmica permiten una mayor tasa de transferencia de calor. Por ejemplo, los metales son muy efectivos para conducir el calor porque tienen una alta conductividad térmica. Es por eso que los usamos con frecuencia en aplicaciones donde necesitamos disipación de calor.. sin embargo, Los materiales con baja conductividad térmica son adecuados para aplicaciones que requieren aislamiento térmico. En este articulo, Echaremos un vistazo a la conductividad térmica de PCB y cómo afecta su rendimiento.

PCB conductividad térmica de diversos materiales

En esta sección, vamos a echar un vistazo a la conductividad térmica de varios materiales de placa de circuito impreso.

1. Epóxicos y Gafas (FR4, PTFE, y poliimida)

Usamos principalmente FR4 para la producción en masa de PCB. sin embargo, en este caso, La conductividad térmica de PCB es muy baja en comparación con materiales alternativos.. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes tienen que usar una serie de técnicas y métodos de gestión térmica para mantener la temperatura de los PCB y sus componentes activos con un rango operativo seguro.

2. Cerámica (Alúmina, Nitruro de aluminio, y óxido de berilio)

La cerámica ofrece una conductividad térmica mucho más alta que los epóxicos y vidrios.. sin embargo, Esta mayor conductividad térmica conlleva mayores costos de fabricación.. Esto se debe a que las cerámicas son mecánicamente resistentes y, por lo tanto, es difícil perforarlas mecánicamente o con láser.. Entonces, la fabricación de múltiples capas de PCB de cerámica se vuelve difícil.

3. Rieles (Cobre y aluminio)

Usamos principalmente aluminio para fabricar PCB con núcleo de metal. Los metales tienen mayor conductividad térmica que los epóxicos. & gafas y tienen un costo de fabricación razonable. Por lo tanto, son bastante efectivos para aplicaciones que requieren exposición a ciclos térmicos y necesitan disipación de calor. El núcleo de metal permite un alivio térmico eficiente y disipación de calor por sí solo y, por lo tanto, no necesitamos procesos y mecanismos adicionales. Entonces, los costos de fabricación tienden a disminuir.

PCB con alta conductividad térmica frente a PCB convencional

• Los materiales con alta conductividad térmica, como la cerámica y los metales, permiten una mejor disipación del calor en comparación con los materiales con baja conductividad térmica, como el FR4..
• Los materiales con baja conductividad térmica requieren vías y orificios pasantes para la eliminación del calor..
• Por lo tanto, los pasos de fabricación tienden a aumentar en el caso de materiales con baja conductividad térmica de PCB.
• Entonces, el proceso de fabricación se vuelve complejo y los costos tienden a aumentar.
• Por otra parte, los materiales con alta conductividad térmica de PCB no necesitan procesos y mecanismos adicionales para alivio térmico o disipación de calor.
• Por lo tanto, Los pasos de fabricación y los costos tienden a disminuir para materiales con baja conductividad térmica de PCB.
• Los materiales con alta conductividad térmica de PCB no permiten la localización de tensiones térmicas. Esto se debe a que el calor los atraviesa fácilmente y las tensiones no pueden segregarse en un solo lugar..
• Por lo tanto, la estructura es térmicamente estable y estas tablas tienden a tener una vida útil más larga.
• En comparación, Los materiales con baja conductividad térmica de PCB impiden el flujo de calor y, por lo tanto, permiten la localización del estrés.
• Por lo tanto, tienen baja estabilidad térmica y, por lo tanto, tienen una vida útil más corta.
• Dado que el material con alta conductividad térmica no necesita vías, por lo tanto, hay más espacio para montar componentes.
• Por lo tanto, El PCB con alta conductividad térmica es más denso y de menor tamaño..
• Esto nos permite hacer PCBs más pequeños y más eficientes..
• Es un hecho establecido que los materiales con alta conductividad térmica también tienen una alta conductividad eléctrica.. Por lo tanto, Es más beneficioso utilizar materiales con alta conductividad térmica de PCB.
• Los materiales que tienen alta conductividad térmica también tienen un CTE estable. Lo que significa que muestran propiedades deseables de expansión térmica.. Esto nos permite hacer PCB que son térmicamente y dimensionalmente estables..
• Dado que los materiales con alta conductividad térmica son térmicamente estables, podemos usarlos en aplicaciones extremas porque estamos seguros de que su degradación térmica no ocurrirá.

Disipación de calor a través de conductividad térmica de PCB

Estamos viviendo en una era donde es posible realizar empaques microelectrónicos y la tecnología de integración está disponible. Por lo tanto, la densidad de potencia general de los dispositivos electrónicos está en constante aumento. sin embargo, Las dimensiones físicas de los dispositivos y componentes electrónicos están disminuyendo constantemente. Entonces, El calor generado se segrega instantáneamente, lo que conduce a la disociación o desintegración de todo el sistema electrónico..

sin embargo, La densidad de flujo de calor de los dispositivos electrónicos también está aumentando, y el entorno de alta temperatura también afecta el rendimiento de los dispositivos electrónicos. Por lo tanto, Necesitamos un plan más eficiente para establecer el control térmico, y tenemos que abordar el problema de la disipación de calor de frente para abrir nuevas vías de Fabricación de PCB.

La solución

Los ingenieros han ideado algunas estrategias para resolver estos problemas con la gestión térmica.. Éstos incluyen,

• Aumentar la conductividad térmica de la PCB para mejorar la disipación de calor.
• Usar materiales que puedan soportar temperaturas de funcionamiento más altas.. Podemos hacer esto mejorando la temperatura de descomposición térmica.
• Mejorar la adaptación térmica del material a su entorno y al ciclo térmico.. Podemos hacer esto mejorando el CTE.

La estrategia más eficiente de estos es utilizar material con alta conductividad térmica para combatir la disipación de calor.. Esto se debe a que estos materiales permiten una transferencia de calor suave y el calor nunca se acumula en un lugar. Por lo tanto, el calor sale del sistema tan pronto como se genera y no daña el tablero. El problema solo surge cuando hay un obstáculo para el flujo de calor y comienza a acumularse. En este caso, conducirá a tensiones térmicas y dañará la PCB. Es por eso que no se recomienda utilizar materiales con baja conductividad térmica de PCB en aplicaciones de alta gama..

Si enfrenta problemas con la disipación de calor en sus tablas, entonces está en el lugar correcto. Tecnología MOKO tiene mucha experiencia en el diseño y desarrollo de PCB con alta conductividad térmica. Podemos hacer PCB personalizados de alta conductividad térmica para usted que satisfarán sus necesidades y permitirán una disipación de calor eficiente. No dude en comunicarse con nosotros si tiene alguna consulta.