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如何解決電子元件的散熱難題?-電子技術方案|電路圖講解

作者:小貓芯城 發布時間:2019/5/28 來源:網絡整理 瀏覽量:62 相關關鍵詞: 如何解決電子元件的散熱難題?-電子技術方案|電路圖講解
還在為電子元器件的散熱問題而煩惱?本文分享各類熱管理方案,并帶來有效的高導熱PCB材料,幫您解決散熱難題!

  隨著集成技術和微電子封裝技術的發展,電子元器件的總功率密度不斷增長,而電子元器件和電子設備的物理尺寸卻逐漸趨向于小型、微型化,所產生的熱量迅速積累,導致集成器件周圍的熱流密度也在增加,所以,高溫環境必將會影響到電子元器件和設備的性能,這就需要更加高效的熱控制方案。因此,電子元器件的散熱問題已演變成為當前電子元器件和電子設備制造的一大焦點。

  針對該情況,工程師們想出了一些熱管理策略:例如通過增加PCB導熱系數(高TC)來提升散熱能力;側重于讓材料和器件能夠經受更高操作溫度(高TD裂解溫度)的耐熱策略;需要了解操作環境和材料對熱循環經受程度(低CTE)的適應熱方式。另外一種策略則是使用更高效率、低功率或者更低損耗的材料,從而減少熱量的產生。

  一般散熱途徑包括三種,分別是:導熱、對流以及輻射換熱。所以常用的熱管理方法有以下幾種:在設計線路板時,特意加大散熱銅箔厚度或用大面積電源、地銅箔;使用更多的導熱孔;采用金屬散熱,包括散熱板,局部嵌銅塊。又或者在組裝時,給大功率器件加上散熱器,整機則加上風扇;要么使用導熱膠,導熱脂等導熱介質材料;要么采用熱管散熱,蒸汽腔散熱器,高效散熱器等。

  2016年上線的世強智能硬件創新服務平臺,云集了電子元器件有關散熱問題的完整解決方案,解決企業工程師在創新時的痛點,打通創新的服務鏈。更多有關散熱問題的新技術新方案可以在世強元件電商APP上搜索下載。
  

                                                                                圖1:世強電子設計中的熱管理方案

  目前,市場上出現了一種新的熱解決方案:倡導在進行線路板設計時,就選用高裂解溫度(TD)、高導熱系數(TC)的板材。例如世強目前代理的ROGERS的92ML系列層壓板。作為高頻電路材料全球領導者,Rogers高導熱PCB材料92ML系列具有多個優異特性,其中最值得一提的是:92ML的導熱系數是標準FR-4(環氧樹脂)的4到8倍!

  高導熱PCB材料92ML的特性如下:

  ?導熱系數(Z軸)為2W/M.K(ASTME1461)

  ?玻璃態轉換溫度Tg:160℃

  ?熱裂解溫度Td:400℃(5%)

  ?Z軸熱膨脹系數(50-260℃):1.8%

  ?UL最大操作溫度:150℃

  ?相同介質厚度耐壓絕對值更高,穩定性好,適合大功率及耐壓要求高的設計

  ?無鹵

  那么,相對一般的熱管理方案,世強92ML材料方案到底贏在哪里?

  在標準的工業測試方法和模型中,假設材料是各向同性且只通過平面的導熱系數;通常采用平面散熱的方法去降低熱點溫度,增加整個區域的熱傳遞。而世強92ML方案則不僅可以減少器件的結點溫度,還能提升約15%或者更高的功率輸出。同傳統FR-4相比較,92ML能再降低30℃至35℃(視具體設計)。并且可以通過提高Z軸熱傳遞,增加X、Y軸熱擴散來減少熱點峰值溫度。在不超過器件的推薦使用溫度情況下,采用¼磚DC-DC轉換器,還具有更高的功率輸出,熱傳遞的增加也會提升功率容量。而且92ML方案對于平整度要求極為嚴格的設計,提升PCB的平整度。其較低的Z膨脹系數還提高了PTH可靠性。可提供的92ML系列產品包括:半固化片,覆銅板,金屬基板(SC92®);且測試樣品已通過互聯應力測試(IST)。
 

                                                                  圖2:92ML的互聯應力測試(IST)測試結果

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