PCBの熱伝導率とその重要性

PCBの熱伝導率は、熱を伝導する能力です。. 熱伝導率が低い材料では、熱伝達率が低くなります. 一方, 熱伝導率の高い材料は、より高い熱伝達率を可能にします. 例えば, 金属は熱伝導率が高いため、熱伝導に非常に効果的です。. そのため、放熱が必要な用途で頻繁に使用しています。. しかしながら, 熱伝導率の低い材料は、断熱が必要な用途に適しています. 記事上で, PCBの熱伝導率とそれがそれらの性能にどのように影響するかを見ていきます.

さまざまな材料のPCB熱伝導率

このセクションで, さまざまな物質の熱伝導率を見てみましょう PCB材料.

1. エポキシとガラス (FR4, PTFE, およびポリイミド)

PCBの量産には主にFR4を使用しています. しかしながら, この場合, PCBの熱伝導率は、代替材料と比較して非常に低いです. したがって, ほとんどの製造業者は、PCBとそのアクティブコンポーネントの温度を安全な動作範囲で維持するために、多くの熱管理技術と方法を使用する必要があります。.

2. セラミック (アルミナ, 窒化アルミニウム, および酸化ベリリウム)

セラミックはエポキシやガラスよりもはるかに高い熱伝導率を提供します. しかしながら, この高い熱伝導率は、より高い製造コストを伴います. これは、セラミックが機械的に丈夫であるため、機械的またはレーザーを使用して穴を開けることが難しいためです。. そう, セラミック基板の多層加工が困難になる.

3. 金属 (銅とアルミニウム)

メタルコアPCBの製造には主にアルミニウムを使用しています. 金属はエポキシよりも熱伝導率が高い & 眼鏡と彼らは合理的な製造コストを持っています. したがって, それらは、熱サイクルへの暴露を必要とし、熱放散を必要とするアプリケーションに非常に効果的です。. 金属コアはそれ自体で効率的な熱解放と熱放散を可能にするため、追加のプロセスやメカニズムは必要ありません. そう, 製造コストは減少する傾向があります.

材料		熱伝導率 (W /(m・K))
エポキシとメガネ	FR4	0.3
	PTFE	0.25
	ポリイミド	0.12
セラミック	アルミナ	28-35
	窒化アルミニウム	140-180
	酸化ベリリウム	170-280
金属	アルミニウム	205
	銅	385

熱伝導率が高い PCB と従来の PCB

• セラミックや金属などの熱伝導率の高い材料は、FR4などの熱伝導率の低い材料と比較して優れた熱放散を可能にします。.
• 熱伝導率の低い材料には、熱を除去するためのビアとスループレートの穴が必要です.
• したがって, PCBの熱伝導率が低い材料の場合、製造ステップが増える傾向があります.
• そう, 製造プロセスが複雑になり、コストが増加する傾向があります.
• 一方, PCBの熱伝導率が高い材料は、サーマルリリーフや熱放散のための追加のプロセスやメカニズムを必要としません。.
• したがって、, PCBの熱伝導率が低い材料では、製造ステップとコストが減少する傾向があります.
• PCBの熱伝導率が高い材料では、熱応力の局所化ができません. これは、熱がそれらを通過しやすく、応力を1か所に分離できないためです。.
• したがって, 構造は熱的に安定しており、これらのボードは寿命が長くなる傾向があります.
• 比較において, PCBの熱伝導率が低い材料は熱の流れを妨げるため、応力の局所化が可能になります.
• したがって, 熱安定性が低いため、寿命が短くなります。.
• 熱伝導率の高い材料はビアを必要としないため、コンポーネントを取り付けるためのスペースが広くなります.
• したがって、, 熱伝導率の高いPCBは、密度が高く、サイズが小さくなります.
• これにより、より小さく、より効率的なPCBを作成できます。.
• 熱伝導率の高い材料は電気伝導率も高いことは周知の事実です。. したがって, PCBの熱伝導率が高い材料を使用する方が有益です.
• 熱伝導率の高い材料は、CTEも安定しています。. つまり、それらは望ましい熱膨張特性を示します. これにより、熱的および寸法的に安定したPCBを製造できます。.
• 熱伝導率の高い材料は熱的に安定しているため、熱劣化が発生しないことが確実であるため、極端な用途に使用できます。.

PCB熱伝導率による熱放散

私たちは、マイクロエレクトロニクスパッケージングを実行することが可能であり、統合技術がすぐに利用できる時代に生きています. したがって, 電子機器の全体的な電力密度は着実に上昇しています. しかしながら, 電子機器や電子部品の物理的寸法は着実に減少しています. そう, 発生した熱は瞬時に分離され、電子システム全体の解離または崩壊につながります.

しかしながら, 電子機器の熱流束密度も増加しています, 高温環境は電子機器の性能にも影響を及ぼします. したがって、, 熱制御を確立するためのより効率的な計画が必要です, そして、新しい道を開くためには、熱放散の問題に正面から取り組む必要があります。 PCB製造.

ソリューション

エンジニアは、熱管理でこれらの問題を解決するためのいくつかの戦略を考え出しました. これらには以下が含まれます,

• 熱放散を改善するためのPCBの熱伝導率の増加
• より高い動作温度に耐えることができる材料を使用する. これは、熱分解温度を改善することで実現できます。.
• 材料の環境および熱サイクルへの熱適応を改善します. CTEを改善することでこれを行うことができます.

これらの中で最も効率的な戦略は、熱放散に対抗するために熱伝導率の高い材料を使用することです。. これは、これらの材料がスムーズな熱伝達を可能にし、熱が一箇所に蓄積することがないためです。. したがって、, 熱は発生するとすぐにシステムから放出され、ボードに損傷を与えません. この問題は、熱の流れに支障があり、熱が蓄積し始めた場合にのみ発生します。. この場合, 熱応力が発生し、PCBが損傷します. そのため、ハイエンドアプリケーションでPCBの熱伝導率が低い材料を使用することはお勧めしません。.

ボードの熱放散に問題がある場合は、適切な場所にいます. MOKOテクノロジー 熱伝導率の高いPCBの設計と開発に豊富な経験があります. お客様のニーズを満たし、効率的な熱放散を可能にする、カスタマイズされた高熱伝導率PCBを作成できます. ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。.