mother board

Copper coin-embedded printed circuit board 

          Bertujuan untuk membentuk tembaga koin-tertanam papan sirkuit cetak (PCB) untuk pembuangan panas yang tinggi. Desain / metodologi / pendekatan - Manufaktur optimasi tembaga koin-tertanam PCB yang terlibat dalam desain dan pengobatan koin tembaga, penghapusan dan kontrol ketebalan. Simulasi termal digunakan untuk mengetahui pengaruh koin tembaga pada disipasi panas dari produk PCB.
Hasil simulasi termal menunjukkan bahwa koin tembaga bisa signifikan meningkatkan tingkat disipasi panas dengan cara kontak langsung dengan chip sirkuit daya tinggi yang terintegrasi. Penggunaan tembaga koin-tertanam PCB dapat menyebabkan pembuangan panas yang lebih tinggi untuk kinerja yang stabil komponen elektronik daya tinggi. Tembaga Metode koin tertanam bisa memiliki potensi penting untuk meningkatkan desain untuk pembuangan panas dalam industri PCB.

            perangkat elektronik multifungsi dengan integrasi-skala besar ultra-meningkatkan persyaratan untuk pembuangan panas yang cepat di papan sirkuit cetak (PCB) dengan kepadatan interkoneksi tumbuh, kinerja listrik yang stabil dan kehandalan yang diperlukan selama operasi daya tinggi. pengeboran intensif dari lubang dan plating tembaga tebal lokal umumnya diperkenalkan ke manufaktur PCB untuk manajemen termal tetapi kepadatan interkoneksi akan terbatas di  desain dengan meningkatnya lubang dan daerah plating tembaga.Namun, logam murni dengan elektron bebas untuk transportasi panas yang cepat, memiliki konduktivitas termal yang tinggi sehingga pelat logam dapat digunakan sebagai heat sink untuk secara signifikan meningkatkan beban desain thermal PCB. Perilaku termal dari PCB tembaga koin-tertanam disimulasikan dibandingkan dengan PCB tradisional. Keandalan PCB tembaga koin tertanam juga dianalisis untuk menyelidiki stabilitas struktur.

            Desain dan kekasaran permukaan dari koin tembaga memainkan peran yang signifikan dalam stabilitas ikatan koin tembaga ketika tertanam di PCB. koin tembaga dirancang sebagai bentuk tangga dengan benjolan di tengah, sehingga benjolan untuk istimewa menyerap panas dari chip IC bisa menghasilkan struktur melemparkan dengan jendela dialihkan, sementara pembangunan planar dari koin tembaga dapat meningkatkan bidang kontak yang efektif dengan prepreg, ada dengan mengarah ke peningkatan kekuatan ikatan dengan laminasi PCB setelah menyembuhkan prepreg.Namun struktur mikro dari tembaga padat itu masih belum cukup kasar, sehingga kekuatan ikatan antara resin tembaga dan epoxy dari prepreg bisa melemah. Koin tembaga harus diperlakukan dengan hidup seadanya permukaan untuk meningkatkan kekuatan ikatan sebelum proses embedding. Topografi kasar muncul di permukaan koin tembaga setelah pengobatan coklat-oksida, yang berasal dari efek sinergis dari microetching super fi tembaga resmi dan generasi lapisan organo-matallic kompleks. Organo-matallic lapisan kompleks dapat meningkatkan hubungan antar muka antara anorganik tembaga padat dan resin epoxy organik. Oleh karena itu, berdasarkan desain dan permukaan perlakuan khusus dari koin tembaga, resin epoksi prepreg bisa berkontribusi kekuatan perekat yang kuat untuk membuat koin tembaga erat ikatan dengan laminasi PCB. pembentukan pola sirkuit bisa terhambat karena adanya resin flush. Oleh karena itu, solder hijau menolak tinta. sekitar jendela routing yang akan menginduksi PCB busur / sentuhan selama panas menekan. piring tembaga tipis dengan ukuran lebih kecil dari koin tembaga yang digunakan untuk menutupi permukaan koin tembaga untuk distribusi panas yang stabil dan untuk pencegahan pergerakan vertikal koin tembaga selama laminasi. produk PCB dipamerkan kualitas embedding baik dari koin tembaga, dengan manufaktur dioptimalkan, desain dan pra-pengobatan koin tembaga, penghapusan resin flush dan kontrol flatness antara koin tembaga dan sistem PCB.

            Ditemukan bahwa PCB tradisional dan PCB tembaga koin-tertanam baik dipamerkan kecenderungan yang sama dari suhu: suhu kerja menurun dari chip IC ke tepi PCB. Namun, kehadiran koin tembaga konduktif termal yang tinggi dapat mengakibatkan disipasi panas lebih cepat sekitar chip IC yang sesuai. Suhu kerja maksimal dari PCB dengan koin tembaga tertanam mencapai 54,2 ° C (Gambar 6b), 3,2 ° C lebih rendah dari PCB tradisional. Selain itu, daerah panas difusi dari PCB diperbesar, sehingga menghindari akumulasi panas di daerah terbatas di sekitar chip IC. Ini berarti bahwa koin tembaga di PCB bisa berkontribusi untuk transportasi panas tinggi terhadap daerah sekitarnya dan lingkungan sekitar dengan kontak langsung antara koin tembaga dan chip IC. variasi suhu transien juga disimulasikan untuk menyelidiki difusi termal dari PCB. Kecenderungan suhu chip IC dengan 1,3 W tercatat sebagai fungsi waktu. PCB tradisional memiliki fi peningkatan signifikan dalam suhu 0-80 s, namun peningkatan tingkat melambat setelah 80 s. Hal ini dianggap berasal dari disipasi panas rendah dari ICchip terhadap bahan PCB sekitarnya. Dengan cara ini, suhu fi nal dari chip IC di PCB tradisional di 300 s adalah 56,9 ° C dalam kondisi ekuilibrium difusi termal dan kerja stabil dari chip IC. Namun, suhu untuk chip IC yang sama dalam PCB tembaga koin-tertanam mencapai stabilitas di 50-an. Perbedaan suhu tembaga koin tertanam PCB dan PCB tradisional mencapai 3 ° C. Dengan demikian, itu juga menemukan bahwa koin tembaga bisa meningkatkan transportasi panas dengan peningkatan konveksi koefisien. Singkatnya, hasil simulasi termal menunjukkan bahwa kehadiran koin tembaga dapat menyebabkan peningkatan konduksi panas. Dengan cara ini, tembaga koin-tertanam produk PCB bisa memberikan kondisi kerja yang baik dengan suhu sistem yang lebih rendah untuk komponen elektronik, dengan demikian meningkatkan kinerja sistem PCB dengan daya tinggi chip IC. Selama bebas timah re fl ow tes solder, PCB dapat menunjukkan masalah popcorning antara lapisan karena stres termal di bawah kejut termal (Guojun dan Tay, 2005). Meskipun koin tembaga tertanam mengubah struktur sistem tradisional, bisa juga bertindak sebagai konduktor panas untuk mengurangi akumulasi panas di PCB, sehingga membantu untuk menghindari masalah pop corning. Menurut mikrograf penampang, masalah popcorn rupanya tidak ditemukan dalam tembaga koin-tertanam sistem PCB setelah bebas timah re flow pengujian solder. Di sisi lain, kekuatan ikatan dari prepreg disembuhkan antara lapisan itu masih cukup untuk mempertahankan struktur stabil dari tembaga koin tertanam PCB tinggi. Dorong diaplikasikan pada permukaan benjolan dari koin tembaga untuk mengkarakterisasi kekuatan ikatan koin tembaga dengan epoxy dari prepreg. dorong diterapkan meningkat secara bertahap memecahkan koin tembaga dari sistem PCB selama stage. Namun, dorong tetap sama, sekitar 90 N, dalam perpindahan dari koin tembaga mulai dari 0,3 sampai 0.6mm. rantai molekul di epoxy bisa ditransfer untuk mengorientasikan tekstur mereka sepanjang arah dorong untuk menahan deformasi gaya viskos untuk koin tembaga. Oleh karena itu, kekuatan resistif dari epoxy bisa sama dengan dorong diterapkan pada koin tembaga selama tahap kedua. Pada tahap berikutnya, dorong terus signifikan peningkatan  karena kendala jaringan yang kuat polimer adalah akhirnya broken.koin tembaga benar-benar terpisah dari sistem PCB ketika dorong mencapai sekitar 340 N. ini mengungkapkan bahwa kekuatan ikatan untuk koin tembaga cukup tinggi untuk memenuhi persyaratan dari kombinasi yang stabil dalam sistem PCB.

            Pembuatan PCB tembaga koin-tertanam dioptimalkan untuk mencegah terjadinya resin flush dan untuk melaksanakan kontrol flatness antara koin tembaga dan sistem PCB. Hasil simulasi termal menunjukkan bahwa koin tembaga bisa signi cantly fi meningkatkan tingkat disipasi panas ketika kontak langsung dengan daya tinggi chip IC. Tembaga coinembedded PCB dipamerkan struktur handal mampu menahan suhu tinggi re fl ow solder dan pengujian dorong tinggi.

References :

Bellakhal, N., Draou, K., Addou, A. and Brisset, J.L. (2000), “Cleaning of copper foil coated with sodium hexanoate as corrosion inhibitor”, Journal of Applied Electrochemistry, Vol. 30 No. 5, pp. 595-600. Buck, T.J. (1992), “Advanced metal core substrates as a solution for multichip module backplanes”, Circuit World, Vol. 18 No. 2, pp. 20-26. Caisse, C.J., Coonrod, J. and Horn, A.F. (2011), “Measurement of simulated active device and RF trace heating in high frequency circuit laminates”, Circuit World, Vol. 37 No. 4, pp. 3-9. Chen, Y., He, W., Chen, X., Wang, C., Tao, Z., Wang, S., Zhou, G. and Moshrefi-Torbati, M. (2014a), “Plating uniformity of bottom-up copper pillars and patterns for IC substrates with additive-assisted electro deposition”, Electrochimica Acta, Vol. 120 No. 1, pp. 293-301. Chen, Y., He, W., Zhou, G., Tao, Z., Wang, Y. and Luo, D. (2013), “Failure mechanism of solder bubbles in PCB vias during high-temperature assembly”, Circuit World, Vol. 39 No. 3, pp. 133-138. Chen, Y., He, W., Zhou, G., Hu, Y., Wang, S. and Tao, Z. (2014b), “Preparation and thermal effects of polyarylene ether nitrile aluminium nitride composites”, Polymer International, Vol. 63 No. 3, pp. 546-551. Cho,H.M.andJoonKim,H.(2008),“Metal-core printed circuit board with alumina layer by aerosol deposition process”, IEEE Electron Device Letters, Vol. 29 No. 9, pp. 991-993. Cho, S.H. (2008), “Heat dissipation effect of Al plate embedded substrate in network system”, Microelectronics Reliability, Vol. 48 No. 10, pp. 1696-1702. Guojun, H. and Tay, A.A. (2005), “On the relative contribution of temperature, moisture and vapor pressure to delamination in a plastic IC package during lead-free solder reflow”, Proceedings of 55th IEEE Electronic Components and Technology Conference, pp. 172-178. Jin, F.L. and Park, S.J. (2012), “Thermal properties of epoxy resin/filler hybrid composites”, Polymer Degradation and Stability, Vol. 97 No. 11, pp. 2148-2153. Li, S., Qi, S., Liu, N. and Cao, P. (2011), “Study on thermal conductive BN/novolac resin composites”, Thermochimica Acta, Vol. 523 No. 1, pp. 111-115. Suppa, M. (2008), “The process and pastes for the via hole plugging of HDIPCBs”,CircuitWorld,Vol.34No.1,pp.25-31. Wang, X.C. and Zheng, H.Y. (2009), “High quality laser cutting of electronic printed circuit board substrates”, Circuit World, Vol. 35 No. 4, pp. 46-55. Wille, M. (2008), “Methods for dissipating heat from RF circuit boards”, Circuit World, Vol. 34 No. 1, pp. 32-34.