1. Wie hoch ist die effektive Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte?
Die „effektive Wärmeleitfähigkeit“ gibt die Fähigkeit eines Materials an, Wärme zu leiten. Wenn wir von der effektiven Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte sprechen, sprechen wir von der Fähigkeit der Leiterplatte, die vom Gerät erzeugte Wärme an die Umgebung zu übertragen. Die effektive Wärmeleitfähigkeit wird in Keff ausgedrückt und in W/mK gemessen.
Beim PCB-Design ist die effektive Wärmeleitfähigkeit ein wichtiger Parameter, der bei der thermischen Modellierung und Analyse verwendet wird, um Ingenieuren dabei zu helfen, die Wärmeleitfähigkeit einer PCB voller Geräte auf der Grundlage spezifischer Annahmen und Modelle vorherzusagen. Da die Größe elektronischer Module immer kleiner wird, sollten Entwickler auf die effektive Wärmeleitfähigkeit achten. 2.
2. Faktoren, die die effektive Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte beeinflussen
Eine Leiterplatte enthält leitfähige Materialien, Isolatoren und montierte Geräte, und jedes in einer Leiterplatte verwendete Material hat eine andere Wärmeleitfähigkeit. Bei der Ableitung der effektiven Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte werden die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten berücksichtigt.
In der Industrie wurden verschiedene Studien durchgeführt, um die Wärmeleitfähigkeit von PCBs zu analysieren. In verschiedenen Studien wurden unterschiedliche Arten von Modellen und Annahmen verwendet. Für den Designer hängt die effektive Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte von mehreren Faktoren ab.
Gerätegröße
Wenn Geräte kleiner werden, nimmt die Fähigkeit zur Wärmeableitung auf natürliche Weise ab. Beispielsweise verfügt ein MOSFET in einem SOT-23-Gehäuse über eine kleinere thermisch leitende Abstandsfläche als ein MOSFET in einem TO-220-Gehäuse. Daher beeinflusst die Größe des auf der Leiterplatte montierten Geräts dessen Fähigkeit, Wärme abzuleiten.
Thermische Durchkontaktierungen
Bei thermischen Durchkontaktierungen handelt es sich um Löcher, die gezielt platziert werden, um die Wärme vom Gerät abzuleiten. Das ist so, als würde man heißem Dampf mehr Gelegenheit geben, aus dem Brei zu entweichen, statt ihn in einem Behälter festzuhalten. Je mehr thermische Durchkontaktierungen in einer Fläche vorhanden sind, desto höher ist daher die effektive Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte.
Die Dichte thermischer Durchkontaktierungen beeinflusst die effektive Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte.
Interne Schichten
Das Vorhandensein einer inneren Kupferschicht verändert auch die Geschwindigkeit und Richtung der Wärmeableitung. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer beträgt 355 W/mK im Vergleich zu 0,25 mK für FR-4. Bei mehreren Innenschichten aus Kupfer verringert sich die effektive Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte. Natürlich helfen thermische Vias dabei, die Wärme effizienter an die inneren Schichten zu übertragen.
Ausrichtungsgeometrie
Wenn die Kupferausrichtung durchgehend von Ende zu Ende erfolgt, ist die effektive Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte hoch. Wird die Ausrichtung jedoch unterbrochen, kann es zu einem Abfall der effektiven Wärmeleitfähigkeit kommen, was bei echten Leiterplatten der Fall ist. 3.
3. Ist die effektive Wärmeleitfähigkeit für eine genaue thermische Modellierung von Leiterplatten nützlich?
Die effektive Wärmeleitfähigkeit lässt sich leicht berechnen und wird daher bevorzugt für die Analyse verwendet. Dieser Parameter basiert normalerweise auf einem homogenen PCB-Modell. Leiterplatten sind jedoch selten homogen, insbesondere mehrschichtige Leiterplatten, bei denen die Anordnung der Geräte, Ausrichtungen, Kupferoberflächen, Durchkontaktierungen und Pads auf jeder Schicht unterschiedlich sein können.
Daher ist die Ableitung der effektiven Wärmeleitfähigkeit aus herkömmlichen Modellen fehlerbehaftet. Um die effektive Wärmeleitfähigkeit genauer abschätzen zu können, muss jede Schicht der Leiterplatte eingehend analysiert werden. Zur besseren Vorhersage wird die Oberfläche dann pixelweise analysiert.
Die Genauigkeit der effektiven Wärmeleitfähigkeit einer Leiterplatte hängt von der Modellierung ab und unabhängig von der verwendeten Technik hängt die Genauigkeit der Modellierung vom verwendeten Softwaretool ab.
Unternehmensprofil
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