Материалы для печатных плат на металлической основе

Теплопроводность материалов

Применение плат с металлическим основанием
Светодиодные устройства
Преобразователи тока
Приводы электродвигателей
Блоки питания
Сварочная техника

Употребляемые названия плат металлическим основанием
IMST (Insulated Metal Substrate Technology)
MCS (Metal Core Substrate),
Hitt Plate
IMS (Insulated Metal Substrate)

Конструкция материала

Металлическая основа
Алюминий
- 1100 (АД)
- 5052 (АМг2,5)
- 6061 (АД33)
Медь
Железо
Нержавеющая сталь

Алюминий 1100 (АД)
хорошая теплопроводность 220 W/mK,
пластичен,
Недостатки:
невысокая механическая прочность,
высокая вязкость, что затрудняет фрезерование

Алюминий 5052 (АМг2,5)
Наиболее употребителен
Преимущества:
хорошо обрабатывается фрезерованием,
относительно дешев
Недостатки:
не очень высокая теплопроводность порядка 140 W/mK

Алюминий 6061 (АД33 )
Преимущества:
повышенная коррозионная стойкость,
хорошо обрабатывается фрезерованием,
достаточно высокая теплопроводность порядка 170 W/mK
Недостатки:
высокая цена

Тепловые свойства сплавов

Медное основание
Преимущества:
высочайшая теплопроводность, 390 W/mK
Недостатки:
плохо обрабатывается фрезерованием
низкая коррозионная стойкость
высокая цена

Нержавеющая сталь
Преимущества:
высокая коррозионная стойкость
высокая механическая прочность
Недостатки:
низкая теплопроводность
плохо обрабатывается фрезерованием
высокая цена

Диэлектрик
В качестве диэлектрика могут быть использованы:
препреги FR4 (стеклоткань с эпоксидным связующим);
препреги на основе стеклоткани и эпоксидной смолы с теплопроводящим наполнителем;
теплопроводящие композитные материалы;
полиимид.

Термическое сопротивление
R = t/σA
t — Толщина диэлектрика
σ — Теплопроводность
A — площадь

Тепловая модель
Тепловая модель для различных типов диэлектрика на примере Bergquist

Деградация светодиодов
Деградация светодиодов белого света в зависимости от типа диэлектрика

Производители материалов
Bergquist (США),
Laird (Thermagon) (США),
Totking (Китай),
Ruikai (Китай),
Denka (Япония),
и др.

Линейка материалов Bergquist

Свойства материалов Bergquist

Линейка материалов Totking

Маркировка Totking

Материалы Totking

Свойства Totking

Свойства Ruikai

МПП на металлическом основании

Диэлектрики для МПП
Bergquist ThermalClad Препреги и Ламинаты (теплопроводность 1,1 — 2,2 Вт/м·K)
Arlon 91ML Препреги и Ламинаты (1,0 Вт/м·K)
Arlon 99ML Препреги и Ламинаты (1,1 Вт/м·K)
Arlon 92ML Препреги и Ламинаты (2,0 Вт/м·K)

Свойства материалов Arlon

Механическая обработка
Мелкие и средние серии печатных плат
Сверление (сверла такие же, как и при изготовлении стандартных ПП)
фрезерование (используются специализированные фрезы типа MPK KEMMER ECA-30R)
скрайбирование

Механическая обработка
Крупные серии печатных плат
штамп
скрайбирование

COOLPOLY® THERMALLY CONDUCTIVE PLASTICS
CoolPoly® D5108 Термопроводящий
Polyphenylene Sulfide (PPS)
Теплопроводность 10 W/mK
Диэлектрическая
постоянная (1МГц) 3,7
CTI 580 kV
Электрическая
прочность 29 kV/mm