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铜基板

爱民高导热铜基板和热电分离铜基板怎么区分,选型对照参考

深圳市亿圆电子有限公司刘先生:13724339849专业铜基板,铝基板,陶瓷板,多层HDI电路板生产厂家。20年专注线路板行业。

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在大功率 LED、工业电源、汽车电子行业选型散热线路板的时候,经常会看到高导热铜基板、热电分离铜基板两个名词,不少采购、研发人员容易把两者混为一谈,认为二者是同一种板材,实际二者存在明确区别,性能侧重点、适用场景各不相同。搞懂两者之间的差异,才可以结合自身产品工况选到合适基材,避免选型失误,造成样机测试失败,增加项目成本。深圳亿圆电子长期生产高导热铜基板与热电分离铜基板,服务各行各业硬件研发客户,下面从结构原理、性能特点、适用场景、选型注意事项几个维度,做完整对照解析。
先讲高导热铜基板。高导热铜基板,属于金属基线路板,整体基底为铜材,线路铜箔和底层铜基底之间依靠高导热绝缘介质层隔开。热量从元器件焊盘,经过线路铜箔,穿过绝缘介质层,传导至底层铜基底,再向外散出。铜基材本身导热性能优于铝,对比常规铝基板,在同等介质条件下,整体导热表现会更好。但是热量依旧需要整体穿过绝缘介质,绝缘介质是热传导的必经通道。简单理解,高导热铜基板,是把金属基板的基底材料换成铜,整体结构逻辑和普通铝基板接近,只是基底材质升级。
再看热电分离铜基板,热电分离铜基板,很多也是以铜作为基底,属于高导热铜基板里面的特殊工艺分支。它不只是简单更换基底材料,而是做了结构改造。针对发热元器件的位置,开辟独立导热通道,发热器件的热量,可以直接通过导热铜块、铜柱抵达底层铜基底,绕开元器件正下方的绝缘介质;而信号走线电路部分,依旧通过绝缘介质和底层铜基底隔离,实现导热通路、电路通路相互独立。简单来说,普通高导热铜基板,热量统一走绝缘介质层;热电分离铜基板,发热点位可以开辟专属导热通道,降低局部热阻。
理清基础结构之后,再看两者的优势和局限。普通高导热铜基板,工艺相对简单,加工难度更低,成本相比热电分离版本更友好。适合板面上发热器件分布比较分散,单点热流密度不算特别高,希望整体板材导热能力优于铝基板的项目。短板在于,单点大功率器件,热量依旧要穿过绝缘介质,局部热流密度很高的时候,局部热量堆积问题依旧会存在。
热电分离铜基板优势集中在高热流密度单点散热,针对大功率器件位置做定向散热优化,单点发热器件的热量传导路径得到优化,局部温升控制效果更好。但它的加工工序更多,对图纸设计、工艺管控要求更高,生产成本高于普通高导热铜基板。同时热电分离不是整板全部打通,只针对关键发热点位,其余区域依旧依靠绝缘介质导热,非发热区域散热能力和普通铜基板差异不大。
再结合具体行业场景来看选型。大功率 LED 领域,如果是多颗中小功率 LED 均匀分布,单颗功率不高,选用普通高导热铜基板就可以满足需求;若是单颗大功率 LED,芯片热流密度很高,空间狭小,就适合选用热电分离铜基板。电源模块行业,电源板上面功率 MOS、功率二极管这类少数器件发热量巨大,其余元器件发热量小,这种场景,热电分离铜基板可以针对少数大功率器件做定向导热优化;如果板子上面发热器件数量多且分散,没有特别突出的高热流单点,普通高导热铜基板就可以作为备选。汽车电子场景,车载大功率光源、车载功率模块,单点热流大,空间紧张,常选用热电分离铜基板;发热比较均匀的控制板,普通高导热铜基板即可。
选型的时候,有几个误区需要避开。第一个误区,认为只要是铜基板,就等于热电分离铜基板。很多客户下单的时候直接说明要铜基板,没有明确是否需要热电分离工艺,厂家默认输出普通高导热铜基板,拿到样品之后才发现没有实现预期散热效果。在提交需求的时候,要明确告知厂家,是否需要做热电分离工艺,并且给到对应的器件布局图纸。第二个误区,选用热电分离铜基板,就可以无视整机散热结构。基板只是散热链路一环,如果散热器、装配贴合度不好,就算板材本身性能优异,温升依旧达不到目标。第三个误区,盲目追求热电分离,不管自身功率工况。如果单点热流密度不高,普通高导热铜基板甚至铝基板就可以达标,强行使用热电分离铜基板,只会抬高物料成本,无法带来实际收益。
还有参数核对要点,无论选择哪一类铜基板,都要确认铜基底厚度、线路铜箔厚度、绝缘介质参数、耐压等级、表面处理、使用环境。就算同为高导热铜基板,选用不同绝缘介质,导热、耐压、耐冷热循环能力差距很大,不能只看板材名字。打样阶段,尽量模拟真实整机工况去做温升、可靠性测试,而不是只做裸板简单通电测试。裸板测试环境和实际整机装配环境存在差距,裸板测试数据优秀,装到整机内部温升超标,是很常见的情况。
很多客户会纠结成本,在普通高导热铜基板和热电分离铜基板之间权衡。建议前期评估器件热流密度,做初步热仿真,看普通高导热铜基板能不能满足温升目标,如果可以,优先选用普通高导热铜基板;当普通铜基板依旧无法控制单点温升,再考虑热电分离工艺。
深圳亿圆电子同时承接普通高导热铜基板、热电分离铜基板定制业务,收到客户图纸与工况说明之后,可以协助客户评估,判断项目更适配哪一类工艺方案,给出客观选型建议,不盲目推荐高成本工艺。支持图纸评审、样品打样、批量生产,面向大功率 LED、电源、汽车电子行业提供线路板解决方案。硬件研发阶段,提前和基板厂家沟通选型,能够减少后期改板,节约研发时间与物料成本。


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