Печатная плата

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к изготовлению печатных плат. Сущность изобретения: проводники на подложке выполнены в виде меандра с сечением, имеющим форму трапеции, и выполняются из металла с удельным сопротивлением ρ = (0,012 - 0,5)·10^-6 Ом·м, на поверхности проводников дополнительно расположен защитный слой из теплоизоляционного материала. Меняя материал и толщину подложки и защитного слоя, а также сечение проводников и площади их касания с диэлектриком, можно управлять тепловым потоком. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к изготовлению печатных плат.

Известна печатная плата, содержащая диэлектрическую подложку с расположенным на ее поверхности рисунком проводников и контактных площадок (А.А. Коледов. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок. М. Радио и связь, 1989, стр. 153 154).

В известной печатной плате проводники на поверхности подложки выполнены в форме меандра.

Однако данная печатная плата не обеспечивает передачу теплового потока в заданном направлении и регулировку его величины в различных направлениях.

Задачей настоящего изобретения является формирование печатной платы, в которой передача теплового потока изменяется в различных направлениях в зависимости от изменения теплового сопротивления проводник-подложка и проводник-защитный слой.

Сущность изобретения заключается в том, что проводники на подложке выполняются с сечением, имеющим форму трапеции, и выполняются из металла с удельным сопротивлением ρ (0,012 0,5)·10^-6 Ом·м (алюминий, медь, серебро, золото и др.), причем тепловое сопротивление определяется из следующих соотношений: и выбирается таким, чтобы не менее чем в 2 раза R_t4 превышало R_t1.

где R_t1 тепловое сопротивление в направлении проводник-подложка, град/Вт, R_t4 тепловое сопротивление в направлении проводник-защитный слой, град/Вт, b_п толщина подложки, м, b_o толщина защитного слоя, м, S_o площадь поверхности проводников, примыкаемых к подложке, м², S_к площадь поверхности проводников, примыкаемых к защитному слою, м², λ₁ коэффициент теплопроводности подложки, , λ₄ коэффициент теплопроводности защитного слоя, .

Было установлено, что оптимальной формой сечения проводников для обеспечения минимальной теплопередачи в местах касания является цилиндрическая форма. Для улучшения теплопередачи в направлении от проводника к подложке была получена форма сечения проводников в виде трапеции, причем большее основание трапеции расположено на подложке. Располагая на проводниках, а точнее на меньших основаниях трапеции проводников, дополнительный слой диэлектрика (теплоизоляционный материал) определенной толщины и теплопроводности можно регулировать передачу теплового потока в заданных направлениях.

На чертеже показана диэлектрическая подложка 1 и расположенные на ее поверхности проводники 2, имеющие в своем сечении форму трапеции, где большее основание 3 расположено на поверхности подложки 1, а на меньшем основании трапеции расположен дополнительный слой диэлектрика 4.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Берут диэлектрическую подложку из полиимида толщиной b_п 25 мкм, на поверхности подложки формируют рисунок проводников из меди толщиной 35 мкм в форме меандра. Проводники имеют сечение в форме трапеции. Большее основание трапеции расположено на подложке и равно 150 мкм, а меньшее 100 мкм. Затем на поверхность проводников наносят дополнительный слой диэлектрика из полиимида толщиной 100 мкм.

Используя приведенные выше соотношения, получаем рассчитанные значения теплового сопротивления
R_t1 2 град/Вт и R_t4 12,5 град/Вт,
при для полиимида и
S_o 60·10^-6 м², S_к 40 ·10^-6 м².

При этом 6,25, что соответствует условию .

Пример 2. Берут диэлектрическую подложку из полиимида толщиной b_п 25 мкм, на поверхности подложки формируют рисунок проводников из меди толщиной 35 мкм в форме меандра. Проводники имеют сечение в форме трапеции. Большее основание трапеции расположено по подложке и равно 150 мкм, а меньшее 100 мкм. Затем на поверхность проводников наносят дополнительный слой ситала толщиной 500 мкм.

Получим R_t4 8,3 град/Вт и R_t1 2,0 град/Вт
при для полиимида, для ситала, S_o 60· 10^-6 м², S_к 40·10^-6 м².

При этом 4,15, что соответствует условию .

Пример 3. Берут диэлектрическую подложку из полиимида толщиной b_п 25 мкм, на поверхности подложки формируют рисунок проводников из меди толщиной 35 мкм в виде меандра. Проводники имеют сечение в форме трапеции. Большее основание трапеции равно 150 мкм и размещено на подложке, а меньшее - 100 мкм. Затем на поверхность проводников наносят дополнительный слой слюдопласта толщиной 1000 мкм.

Получим R_t4 31,25 град/Вт и R_t1 2,0 град/Вт,
при , для полиимида, для слюдопласта, S_o 60 ·10^-6 м², S_к 40·10^-6 м².

При этом 15,6, что соответствует условию .

Из вышеизложенного видно, что, меняя материал подложки и дополнительного слоя диэлектрика (теплоизоляционного материала), меняя их толщину и сечение проводников, можно управлять тепловым потоком, причем получены платы простой конструкции и технологии изготовления, не требующие сложного оборудования и высокой квалификации обслуживающего персонала.

Формула изобретения

Печатная плата, содержащая полиимидную диэлектрическую подложку с расположенным на ней рисунком проводников в виде меандра и контактных площадок, отличающаяся тем, что дополнительно на поверхности проводников расположен защитный слой из теплоизоляционного материала, обеспечивающего большее, по крайней мере в два раза, тепловое сопротивление проводник-защитный слой, чем проводник-подложка, а сечение проводников имеют форму трапеции, причем проводники выполняют из металла с удельным сопротивлением ρ = (0,012-0,5)·10^-6Ом·м, а тепловое сопротивление в направлении проводник-подложка и проводник-защитный слой выбирается из следующих соотношений:

где тепловое сопротивление в направлении проводник-подложка, град/Вт;
тепловое сопротивление в направлении проводник-защитный слой, град/Вт;
b_п толщина подложки, м;
b₀ толщина защитного слоя, м;
S₀ площадь поверхности проводников, примыкаемых к подложке, м²;
S_к площадь поверхности проводников, примыкаемых к защитному слою, м²;
λ₁ коэффициент теплопроводности подложки, Вт/м·град;
λ₄ коэффициент теплопроводности защитного слоя, Вт/м·град.

РИСУНКИ

Рисунок 1