Теплоотвод 20 Вт СВЧ транзисторов, Как правильно? Опции

[ikm]

Возник вопрос как передать рассеянную мощность с СВЧ транзисторов. Частоты до 8ГГц. Есть два вида корпуса:
1. QFN от TriQuint, где чип распаян на плату.
2. SOT1227A от Ampleon, где есть металлическое основание под винты.

Свои предположения (гулупости) писать не буду, т.к. раньше с такими частотами дело не имел. Поэтому прошу поделится опытом в этом вопросе. Интересует все, какие материалы используете в качестве подложки под вариант 2, как передавать тепло сквозь плату, какие для этого надо делать покрытия.

[MePavel]

Интересует все, какие материалы используете в качестве подложки под вариант 2, как передавать тепло сквозь плату, какие для этого надо делать покрытия.

Материалы - медь М3 или дюраль Д16.
QFN - будет скорее всего перегреваться при 20 Вт, если его охлаждать через переходные отверстия в ПП. Лучше QFN напаивать на медный пьедестал, располагающийся в сквозном окне ПП.
С SOT1227A, конечно, проще в плане отвода тепла. SOT1227A также можно напаивать прямо на теплоотводящее основание.

[Mishuroff]

Материалы - медь М3 или дюраль Д16.

Мы столкнулись с тем, что Д16 не коррозийно-стойкая. После солевого тумана или просто спустя какое то время, корпус покрывается кавернами.
Сейчас в качестве материала корпуса используем АМг61.

Передавать тепло через плату затруднительно, если конечно она не алмазная. Обычно в плате делают отверстие или разделяют ее на 2 части, а сам транзистор крепится на масссивный теплоотвод или сразу на корпус, который уже охлаждается. Примеры в файле

Для реальной аппаратуры бывает затруднительно сделать подобную конструкцию.
Нижняя часть платы не может быть задействована для размещения компонентов.
+Масса, да и такой массивный теплоотвод не всегда необходим.

Есть такой вариант. В печатной плате плате делается сквозное отверстие, и с обратной стороны (Bottom) припаивается латунное корыто которое покрыто золотом или никелем, к этому корыту крепится основание транзистора винтами, выводы припаиваются к ПП. Корыто в свою очередь ложится на пьедестал основания корпуса + используется термопаста.

Конечно все будет зависеть от выделяемого тепла и кому то такой способ не подойдет.

Для отвода тепла от QFN и подобных можно использовать отверстия в ПП, заполненные медью, а так же ищите производителей ПП, у которых есть технологии CU-coin и подобные.

[MePavel]

Мы столкнулись с тем, что Д16 не коррозийно-стойкая. После солевого тумана или просто спустя какое то время, корпус покрывается кавернами.

Д16 - нельзя использовать без защитного покрытия. Для СВЧ интересно покрытие олово-висмут для обеспечения паяемости изделий из дюрали - https://zctc.ru/products/nicke_med_olovo
Листы Д16АТ плакированы чистым алюминием, что повышает коррозионную стойкость.

Сейчас в качестве материала корпуса используем АМг61.

Как этот материал поддается механической обработке (фрезерование, нарезание резьбы) в сравнении с Д16?

Для реальной аппаратуры бывает затруднительно сделать подобную конструкцию. Нижняя часть платы не может быть задействована для размещения компонентов.

Никто не мешает сделать пустоты для размещения компонентов с обратной стороны платы.

Есть такой вариант. В печатной плате плате делается сквозное отверстие, и с обратной стороны (Bottom) припаивается латунное корыто которое покрыто золотом или никелем, к этому корыту крепится основание транзистора винтами, выводы припаиваются к ПП. Корыто в свою очередь ложится на пьедестал основания корпуса + используется термопаста.

Латунь может сильно завысить тепловое сопротивление. Почему бы не использовать медь с тем же покрытием?

[Mishuroff]

Д16 - нельзя использовать без защитного покрытия. Для СВЧ интересно покрытие олово-висмут для обеспечения паяемости изделий из дюрали

Как этот материал поддается механической обработке (фрезерование, нарезание резьбы) в сравнении с Д16?


Латунь может сильно завысить тепловое сопротивление. Почему бы не использовать медь с тем же покрытием?

На олово-висмут нельзя ставить золото, образуется соединение черного цвета с полупроводниковыми свойствами.
Насчет золота-чистого алюминия сказать не могу, но при сварке этой пары может образовываться "пурпурная чума".

Прочностные качества амг ниже чем у д16. Хотя с фрезерованием проблем нет. Есть ограничения на диаметр резьбы.

Думаю что можно и медь использовать, если есть необходимость. У нас сравнительно легкий импульсный режим.

[MePavel]

На олово-висмут нельзя ставить золото, образуется соединение черного цвета с полупроводниковыми свойствами.

Транзистор обычно напаивается (устанавливается) через прокладку на основе индия.

Насчет золота-чистого алюминия сказать не могу, но при сварке этой пары может образовываться "пурпурная чума".

Золото проблемный материал, т.к. имеет большие коэффициенты диффузии со многими металлами. Но с Ni дружит хорошо.

Думаю что можно и медь использовать, если есть необходимость. У нас сравнительно легкий импульсный режим.

В любом случае с точки зрения массы выгоднее использовать теплопроводящее основание (радиатор) из дюрали или чистого алюминия. В этом основании делать теплораспределительные медные вставки под фланец СВЧ транзистора. Вставки должны быть отникелированные, можно с последующим золочением.