Płytki z miedzianym insertem – efektywne i niezawodne zarządzanie ciepłem
Artykuł przedstawia wciąż słabo znane rozwiązanie miedzianych insertów, wspomagające proces zarządzania ciepłem na poziomie płytki PCB.
Miedź – jeden z najlepszych sposobów zarządzania ciepłem
W tym artykule chcielibyśmy nieco głębiej przedstawić coraz popularniejszą technologię miedzianych insertów. Transfer ciepła wzrasta wraz z zastosowaniem materiałów o dużej przewodności cieplnej. Miedź ma bardzo dobrą przewodność na poziomie 400 W/mK, choć inne materiały, jak przykładowo diament, mogą mieć nawet pięciokrotnie lepsze parametry cieplne. Ale któż chciałby stosować diamenty na swojej PCB? Miedź stanowi jedno z najlepszych rozwiązań zarządzania ciepłem, oferując jednocześnie przewodność elektryczną i cieplną.
Miedziane inserty są niczym innym jak kawałkami miedzi umiejscowionymi na płytce lub wtopionymi w nią, najczęściej pod komponentami wymagającymi chłodzenia. Miedziana moneta dostarcza podwójnej zdolności chłodzenia w porównaniu do technologii via farm. Ponadto, zamiast zastosowania dodatkowego materiału przewodzącego, moneta może zapewnić bezpośredni kontakt pomiędzy generującym ciepło komponentem a radiatorem. Przewodność cieplna miedzi jest średnio 30-200 razy lepsza niż jakiegokolwiek innego prepregu dielektrycznego.
Technologia miedzianych monet jest w szczególności przydatna w przypadkach, kiedy za większość generowanego ciepła odpowiada niewielka ilość komponentów. Metalowa moneta zapewnia najlepszy transfer ciepła niezależnie od ilości warstw czy zastosowanego substratu PCB. Koncept polega na wprasowaniu miedzianej monety w uprzednio wycięty otwór w laminacie, dokładnie w miejscu zidentyfikowanym jako źródło gorąca, umożliwiając bezpośredni transfer ciepła do radiatora przez cały przekrój płytki. Ciepło nie rozprasza się po innych materiałach, stanowiących poszczególne warstwy płytki, co było w przeszłości wąskim gardłem rozwiązań rozpraszania ciepła.
Miedziana moneta, wbudowana w PCB, może przybrać rozmaite formy i konfiguracje. Konfiguracja wybrana przed projektanta zwykle jest kompromisem pomiędzy ułożeniem ścieżki, wymaganiom zasilania oraz odległości monety od komponentu wymagającego chłodzenia.
Rysunek 1 oraz 2 pokazuje lity miedziany insert, prowadzący od 1 do 4 warstwy, działającą jako pad lutowniczy i zapewniającą doskonały transfer ciepła dla komponentu wytwarzającego temperaturę.
© NCAB