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软板的散热
散热是电路或任何其他组件的吸收组件或设计元素产生的热量并分配它,消散它,使热量消失的能力。这可以防止器件的温度在设备运行时继续升高。我们看到许多软板设计都有产生大量热量的高温组件,或者需要承载高水平的电流,这本身就有机会产生热量。如果不管理这些热量,您可能会遇到一些重大的可靠性问题。无论电路是由什么制成的,散热都是需要的。我们会发现硬板的散热要求与我们在软板中看到的一样多。
应用我们看到的主要是高强度的LED照明应用和总装内的配电,它们承载的电流水平要高得多。它们用于分配电源和接地。
多层软板,带有实心铜平面,用于散热。
散热不足的后果如果软板产生大量热量,并且该热量没有以某种方式消散,导致热量积累,电路及其组件温度升高,由此可能会产生许多问题。组件本身可能会开始运行失败。LED灯就是其中之一。对于那些高强度的LED灯,您需要管理热量,否则,您可能会损坏LED本身。这也适用于有源元件。在具有高功率分配的操作中,如果热量开始增加,电路的电阻也会开始增加。这反过来又会产生更多的热量和更大的电阻,以至于电路可能变成保险丝,并可能像断路器一样炸开,产生开路,电路将停止运行。从材料的角度来看,人们担心软板的成分之一是用于多种用途的柔性粘合剂。在柔性电路中的所有组件(聚酰亚胺、铜和柔性粘合剂)中,粘合剂的连续工作温度范围是迄今为止最低的。它明显低于可在400摄氏度范围内工作的聚酰亚胺。我们通常使用的粘合剂是柔性环氧基的,其最高工作温度约为140摄氏度。如果让软板在超过粘合剂的最大连续工作温度中工作,它将开始分解并可能脱落。这会产生一个最坏的潜在情况,即软板产生分层,电路可能完全损坏。
软板&硬板软板与硬板相比具有一些优势。首先,聚酰亚胺本身也比FR4更导热。另外它们都结合在一起,不要把每一个板都当作一个单一的个体。材料的导热能力也与材料的厚度成正比。较厚的核心将更耐热传递。相较于 FR4 硬板,软板使用非常薄的芯板。2层FR4硬板标准厚度为0.062英寸。软板要薄得多,在0.005英寸至0.008英寸的范围内。由于其更薄的结构,它将比FR4更有效地将热量散发到环境中。这两个元素的结合大大提高了表面/体积的比例。软板的总体积大大小于硬板,但能保持相同的表面积。这导致使用软板比使用硬板能更有效地将热量散发到环境中。
额外的散热选项软板还提供额外的散热选项。铝制散热器很容易层压到软板上以散热。铝比不锈钢更受欢迎,因为它的导热效率更高。可以在外层或内层添加局部选择性铜平面,而不会导致设计过厚。铜层在将热量分布在整个柔性电路中,然后通过柔性材料散发热量方面非常有效。最后,还有导热压敏胶(PSA),可以用于将软板连接到最终组件的金属外壳。这将允许外壳用作散热器。但在硬板设计中PSA的使用不切实际。
总结为了有效地散发软板中产生的热量,可以应用几种策略。可以调整软板的大小和形状以增加其表面积,从而增加其表面体积比。现在已有更薄的 1/2 mil 芯板和覆盖膜材料,以进一步提高设计的表面/体积的比例及其散热能力。内部或外部铜层以及散热器都可以轻松添加。也可以使用导热的PSA。最终结果是可以在软板设计中应用许多策略来管理硬板中不可用或不容易应用的热量。