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TT electoronics / Anotherm™

サーマルソリューション(IRC/Welwyn社開発)
「絶縁性アルミニウム基板—Anotherm™」

TT electoronics / Anotherm™ TT electoronics / Anotherm™ TT electoronics / Anotherm™
 

TT Electronicsはワールドワイドで電子部品を設計・製造する会社です。 このたび関連子会社のIRC社/Welwyn社は熱問題に対応する画期的な製品であるAnotherm™基板を開発しました。

Anotherm™基板は、アルミニウムの芯に特殊な陽極酸化アルミニウムの電気的絶縁層を化学的に発生させた、熱伝導性の高いアルミニウム合金基板で作られています。 この高温陽極層により、適切な電気的遮蔽や優れた熱転写が可能となります。 スクリーン印刷された接合可能な導体がこの基板に利用され、600度で焼かれます。

その結果、高品質の熱効率を伴った、低コストで曲がりにくい回路基板となります。 このような完全な無機構造が基板の特徴であり、長時間運用による実用温度にあってもその性質を維持できるのです。

部品から過剰な熱を除去する従来の方式では、デバイスを熱でヒートシンクに接続するサーマルグリスまたはポリマーパッドを用いた、ヒートシンクの使用に重点を置いていました。 Anotherm™基板を用いれば、他のハードウェア(クリップ、スクリューなど)を使わずに基板全体をヒートシンク化することができます。 さらに、印刷された厚みのあるフィルム導体により、ダイから印刷導体まで直接的なワイヤボンドが可能になります。

 
 

基板の特徴

Anotherm™基板の基本的な素材は、3003または6061のアルミ合金です。 このアルミ合金の高い熱伝導率により、コストも低く抑えられます。 この素材の熱膨張係数は、以下の表のような従来の P.C. 基板素材にも適度に対応しています。 長期熱衝撃試験では、誘電媒体の耐久性が確認されています。
素材 熱膨張係数
(ppm/K)
熱伝導率
(W/m-K)
FR-4 P.C. 基板 16.0-20.0 0.8
Anotherm™
3003/6061
アルミニウム
23.4 173.0
304 ステンレス鋼 16.4 17.3
96% アルミナ磁器 6.5 21.0
16.5 386.0
 
 

誘電体層

Anotherm™基板システムに使用されている断熱システムは陽極を発生させたコーティング (ハードコート陽極処理に類似) であり、 厚さ約0.0014" (0.035mm) の、高密度で薄い酸化アルミニウムのフィルムをアルミニウムの表面に被着させたものです。 この無機誘電体層により、温度や化学物質による影響を受けない、高品質な断熱材が実現されています。
 
 

多層膜

Anotherm™基板は、単層または前部および後部トレースに必要なアプリケーションに適しています。 多層膜または印刷クロスオーバーが必要な場合には、ポリマー素材が使用されます。 そのために、Anotherm™基板の性質である高い熱伝導率が追加層で失われてしまいます。 ただし、前部および後部トレースは低出力および制御信号の実行に使用されることがあります。
 
 

ヒートシンク

この技術における興味深い特徴とは、接合可能導体をヒートシンクに焼き付けることにより、 電力システムの組み立て部品を単純化する機能にあります。
 
 

信頼性

Anotherm™基板は、非常に稼働率の高い部品である、自動車の HVAC ファン回転速度部品用電力抵抗器としての使用において、 数百万ユニット時間に渡る操作に成功を収めたことで立証されています。 現在の自動車での使用における要件や、クラス8のトラック用部品にも問題なく合格しています。
 
 

半田付性

様々な部品を Anotherm™基板に印刷されたトレースに接合することがあります。 その場合、62Sn36Pb2Ag または Sn96Ag4 などの銀を含有する半田合金の使用を強くお勧めします。
 
 

仕様

最大作動電圧 250VAC
最大継続実用温度 400℃(ソルダマスクなし)
175℃(ソルダマスクあり)
熱インピーダンス 0.2℃/W(注1)
最小線幅/線間隔 0.006"/0.006"
(0.15mm/0.15mm)
導体トレースの厚さ 12±2ミクロン基準 (470マイクロインチ)とし、
高電流部分は最大150ミクロン (0.006")。
導体トレースの抵抗率 厚みに対して0.0017Ω/平方ミル
誘電体の厚さ 0.0014" (35ミクロン)通常
最大基板サイズ 8"x10"
(203mm x 254mm)
最大の基板の厚さ 0.75"
(19mm)
(注1)印刷パッドからアルミ芯までの熱インピーダンス。パッドのサイズは0.1平方インチ。
 
 

応用例

・ソリッドステートリレー
・自動車パワーエレクトロニクス
・L.E.D. ディスプレイ
・DC-DC スイッチングパワーサプライ
・電力増幅器
・低電圧モーター制御
・「ダウンホール型」油田遠隔測定法および
自動車のエンジンルーム部品などの高温エレクトロニクス
 
 

パフォーマンスデータ

特徴 試験方法 試験概要 パフォーマンス
熱衝撃 Mil-Std-202 Method 107B -65℃から150℃で
1000回試験を行う
2%ΔR/R未満
接着力(初回) IRC テスト 0.8mmソルダワイヤ付き2mm x 2mm パッドを縦方向に引く 3.6kgfより大きい
接着力
(初回以降)
IRC テスト 150℃で100時間経過した、0.8mmソルダワイヤ付き2mm x 2mm パッドを縦方向に引く 1.8kgfより大きい
高温放置 Mil-R-55342 150℃で1000時間 0.35%ΔR/R
抵抗率 IRC テスト アルミニウム上で認識された厚さの印刷トレースにおいて、算出された抵抗率 1.7mΩ/平方ミル
半田付性
(Sn62/Pb36/Ag2)
Mil-Std-202 Method 208 ソルダディップを245℃で5秒間晒す 最小範囲は95%未満
 
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