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신개념 방열회로기판(Thermal Radiation Board) Thermal, Heatsink


신개념 방열회로기판(Thermal Radiation Board)


최근에 새로 기발된 신개념 방열회로기판(Thermal Radiation Board)에 대한 정보를 올려드립니다.

기존 FR-4는 가격은 저렴하다는 장점은 있으나, 방열성능 때문에 Metal PCB를 사용하고 있거나 사용을 검토하게 됩니다. 그러나 Metal PCB는 원판(MCCL) 가격이 비싸 원가절감을 고려하지 않을 수 없는 업체들은 사용여부를 결정하기가 쉽지 않습니다. 이에 대해 새로 개발된 TRB(M),TRB(FR)을 소개하려 합니다.

TRB(FR)이 가격은 일반Meatal PCB보다 저렴하고 방열성능은 같거나 높습니다.


 

1. Metal PCB란?

LED용 기판에는 방열성이 절대적임에 따라 기존의 에폭시수지(FR-4)기판에서는 방열적으로  출력 0.5W 이하의 LED 대응이 한계임.  출력 0.5W를 넘는 경우에는 메탈 베이스 기판(METAL PCB)과 같은 고방열성 기판을 사용. 기판의 방열성은 LED의 성능 및 수명에 큰 영향을 미치기 때문에 Metal PCB는 고휘도의 LED 제품의  핵심부품임.


Metal Base 기판 적용 제품

   Inverter, Converter

   PDP, LED, Regulator for TV

   Monitor, ECU, Voltage regulator

   Rectifier, Power supply


Metal Base 기판 제조 회사

    두산(한국) / NRK , HITICHI, DENKA, 아리사와 (일본) / 버키스트, 레어드 (미국)


METAL Base 기판 구성


 

Copper Layer

Insulation Adhesive Layer

Metal(AL) Layer

 


* 동박 + 절연체 (85㎛) + 알루미늄
절연체는 에폭시 수지를 사용(일반적 Pre Preg사용)

* Pre preg의 경우 절연층의 열 전도율는 0.3W/m.K
* 세라믹과 수지가 혼합된 절연층의 경우 일반적으로 1.5-2 W/m.K 이상

* 절연층의 두께가 낮을수록 열 방열성이 좋아지지만 내전압성이 낮아지지 때문에 일반적으로 80 미크론 – 100 미크론 절연층 두께의 제품이 사용

Metal  PCB의 단점


Base 금속의 열팽창계수가 커서 칩 부품을 납땜하여 탑재 시 열 충격에 의한 땜납 크랙 발생이 쉬움    

 


2. TRB(FR)의 구조


 


3. 일반 Metal PCB와 TRB(FR)의 비교

 

 일반 Metal PCB

TRB(M)

열전도 Filler를 혼합한 Insulation Adhesive Layer 사용. Insulation Adhesive Layer의 열전도율은 1~3W/mk

- 고가의 Insulation Adhesive Layer를 사용 단가가 높음

- Insulation Adhesive Layer의 두께는 75㎛로 두꺼워서 열저항으로 방열 효과가 줄어 듬

- 회로패턴 공정비가 매우 높음

 절연점착층으로 50㎛의 Bonding Sheet 사용.Metal Layer의 양면에 방열 및 절연효과가 있는 특수한  도료를 코팅

- 절연점착층의 두께를 줄여 열저항을 줄임으로써 열의 전달이 좋아짐

- Metal Layer의 양면 특수코팅으로 절연효과 및 방열효과가 향상 됨

 일반MetaPCB와 TRB비교

 TRB(FR)

기존 FR4 PCB와 Metal PCB의 단점을 보완하고

장점만을 살려서 방열성능은 Metal PCB와 같거나

높으면서 절연성능은 FR4 PCB와 동일하고

원자재단가는 Metal PCB보다 저렴(40~50%)하고  회로(패턴) 생성 등(작업비) 단가는 Metal PCB보다 절감(30~40%)

 일반 PCB인 에폭시(FR4) 사용

Metal Layer로 동(copper)박에 방열.절연 코팅하여 사용

- 에폭시(FR4) 사용으로 절연(Break down voltage) 효과가 획기적으로 개선 됨

- 회로패턴 생성 공정 등이 일반 PCB 회로패턴 공정 등과 동일하여 회로패턴 공정비가 대폭 절감 됨

- 원자재비가 절감 됨 

 

 



4. Technical Data Sheet



 



5. 회로기판(MCCL)의 방열성 Test


가.  시험기준

      온 도 : (15~35)°C

      실내습도 : (25~75)RH

      대기압 : (86~106)kpa.


나.  Sample 및 시험방법

     
Sample :
            * TRB(M) 0.5T, 1.0T

            * TRB(FR) 0.5T

            * 두산 MCCL 1.6T

            * 美 B社 MCCL 2.0T

              (5종 : 50X50 m/m size)

     
시험방법 :
              * Heat Block (30X30 m/m) 
2EA에 동일한 전력을 인가하여 한쪽 면에는 Sampl을 장착하고 양쪽 Heat Block 
                
온도차이로 방열성 check.

              * 측정시간 : 60분

              * 측정장비 : Data Logger (Agilent社)


다.  시험기관 : 한국산업기술시험원

라. 시험 결과 (그림참조)


 

※ 시험 결과를 분석하면 PCB 자체만으로 TRB(FR)의 방열 성능이 두산전자 및 버키스트의 Metal PCB보다 월등히 좋은 것으로 나타남

 


Source
:
LED마켓  방열왕任.

덧글

  • 토실토실 2010/03/03 12:01 # 삭제

    혹시 취급하는 곳을 알 수있을까요?
  • Blameless 2010/03/03 13:46 #

    http://blog.naver.com/songstar92
    이곳에 가시면 전화번호가 있네요.
    방열왕任 개인 블로그입니다.
  • 2010/03/31 09:11 # 삭제 비공개

    비공개 덧글입니다.
  • 인생지사 2015/08/10 14:24 # 삭제

    방열설계를 아는 분들은 쉽게 말할 수 있습니다. 두께... 열저항은 두께 팩터가 들어가기에 동일두께가 아닌 이상 온도차이만 가지고 방열성능이 좋다 나쁘다를 논하기 어렵네요. 저건 더 좋다 나쁘다 개념보다는 단순 수치만 구한 결과입니다.
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