Материалы для печатных плат на металлической основе Максимов А.А.

Теплопроводность материалов МатериалТеплопроводность, Вт/(м·K) Алмаз Серебро430 Медь Золото320 Алюминий Латунь Железо92 Платина 70 Олово67 Сталь47 Кварц8 Стекло1

Применение плат с металлическим основанием Светодиодные устройстваСветодиодные устройства Преобразователи токаПреобразователи тока Приводы электродвигателейПриводы электродвигателей Блоки питанияБлоки питания Сварочная техникаСварочная техника

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

Конструкция материала

Металлическая основа АлюминийАлюминий (АД) (АД) (АМг2,5) (АМг2,5) (АД33) (АД33) МедьМедь ЖелезоЖелезо Нержавеющая стальНержавеющая сталь

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

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

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

Тепловые свойства сплавов

Медное основание Преимущества: высочайшая теплопроводность, 390 W/mKвысочайшая теплопроводность, 390 W/mKНедостатки: плохо обрабатывается фрезерованиемплохо обрабатывается фрезерованием низкая коррозионная стойкостьнизкая коррозионная стойкость высокая ценавысокая цена

Нержавеющая сталь Преимущества: высокая коррозионная стойкостьвысокая коррозионная стойкость высокая механическая прочностьвысокая механическая прочностьНедостатки: низкая теплопроводностьнизкая теплопроводность плохо обрабатывается фрезерованиемплохо обрабатывается фрезерованием высокая ценавысокая цена

Диэлектрик В качестве диэлектрика могут быть использованы: препреги FR4 (стеклоткань с эпоксидным связующим);препреги FR4 (стеклоткань с эпоксидным связующим); препреги на основе стеклоткани и эпоксидной смолы с теплопроводящим наполнителем;препреги на основе стеклоткани и эпоксидной смолы с теплопроводящим наполнителем; теплопроводящие композитные материалы;теплопроводящие композитные материалы; полиимид.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),Bergquist (США), Laird (Thermagon) (США),Laird (Thermagon) (США), Totking (Китай),Totking (Китай), Ruikai (Китай),Ruikai (Китай), Denka (Япония),Denka (Япония), и др.и др.

Линейка материалов Bergquist

Свойства материалов Bergquist Показатель Значение CMLMPLTIHT Диэлектрическая постоянная7777 Напряжение пробоя10 KV8,5 KV6,5 – 11,0 KV6,0 – 11,0 KV Температура стеклования Теплопроводность1,1W/мК1,3 W/мК2,2W/мК Горючесть94V-0

Линейка материалов Totking

Маркировка Totking

Материалы Totking КлассТипОписание Материалы на алюминиевой Основе Т-101-G Алюминий с медной фольгой, выгодная цена T-101 Импортные алюминий и фольга, более термостойкий T-111 Импортные алюминий и фольга, диэлектрик без стеклоткани, теплопроводность 1,8~3,0 Вт/(м·K) T-112 Импортные алюминий и фольга, диэлектрик без стеклоткани, теплопроводность 2,5~5,0 Вт/(м·K) T-113 Импортные алюминий и фольга, Tg180°C T-114 Импортные алюминий и фольга, диэлектрик без стеклоткани, выдерживает 300°C в течение 10мин, диэлектрическая постоянная 3,9 Специальные материалы T-200 Ламинат с толстой фольгой ( мкм), для высокомощных цепей T-300 Ламинат на основе железа, высокая магнитопроводность, прочность T-400 Ламинат на основе нержавеющей стали, высокая коррозионностойкость T-500 Ламинат на основе меди, высочайшая теплопроводность

Свойства Totking Показатель Значение T-101T-111T-112T-114 Усилие отрыва1,5 N/мм 1,3 N/мм Термоудар288°C, 90сек288°C, 60сек 288°C, 600сек Напряжение пробоя30 KV/мм Температкра стеклования Поверхностное сопротивление10(7)MΩ10(6)MΩ 10(8)MΩ Объёмное сопротивление10(8)MΩ×см Теплопроводность1,5-2,0 W/мК1,8-3,0 W/мК2,5-5,0 W/мК1,5-2,0 W/мК Горючесть94V-0

Свойства Ruikai Показатель Значение LED-0602IMS-H01IMS-H02IMS-03 Усилие отрыва 22 N/см24 N/см 22 N/см Термоудар 300°C, 5мин Напряжение пробоя 4,0 KV (AC)8,0 KV (AC)5,0 KV (AC)4,0 KV (AC) Диэлектрическая постоянная 4,84,64,33,7 Тангенс угла потерь 0,0160,0150,0180,032 Поверхностное сопротивление 6,0×10(13)Ω6,2×10(13)Ω6,1×10(13)Ω1×10(12)Ω Объёмное сопротивление 1,6×10(14)Ω×см1,7×10(14)Ω×см1,4×10(14)Ω×см1,0×10(14)Ω×см Теплопроводность 1,1 W/мК1,13 W/мК1,3 W/мК0,75 W/мК Горючесть 94V-0

МПП на металлическом основании

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

Свойства материалов Arlon Показатель Значение 91ML99 ML92ML Термоудар 300°C, 10мин300°C, 5мин Температура стеклования Tg 170 Диэлектрическая постоянная 5,5 (1MHz)5,1 (1MHz)5,2 (1MHz) Теплопроводность по Z 1,0 W/мК1,1 W/мК2,0 W/мК Теплопроводность по X,Y 1,9 W/мК3,5 W/мК Горючесть 94V-0

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

Механическая обработка Крупные серии печатных плат штампштамп скрайбированиескрайбирование

COOLPOLY® THERMALLY CONDUCTIVE PLASTICS CoolPoly® D5108 Термопроводящий Polyphenylene Sulfide (PPS) Теплопроводность 10 W/mK Диэлектрическая постоянная (1МГц)3,7 CTI580 kV Электрическая прочность29 kV/mm

Спасибо за внимание!