小型化和增加功率密度是现代电子应用的主要问题。一生电子应用只要把工作温度提高几度就能大大降低。此外,为了为某些应用提供有效的防潮和防尘保护,整个印刷电路板(PCB)与环境的绝缘使散热成为一项更具挑战性的任务。

PCB中最先进的热管理基本上是通过在PCB结构中添加更多的铜来完成的,例如厚铜层,镀通孔(PTHs),铜填充激光孔甚至铜镶嵌。这种方法可以提供良好的散热,但也可能与一些缺点有关,原因有几个:在厚铜平面散热的特殊情况下,PCB的生产变得更加昂贵和困难,因为需要新的设备来处理厚铜面板。此外,高密度封装要求PCB电路中有极细的铜线。当要蚀刻厚厚的铜层时,这是不容易实现的。此外,重量是航空航天应用的一个主要问题,并且越来越多地关注现代汽车概念,如电动汽车。除此之外,用于冷却的大量铜会变得非常昂贵。热解决方案,如现代小型化热管,其重量轻,导热性能优于铜,尺寸与PCB尺寸兼容,可以解决现代高端应用中的热管理挑战。

热管由于其质量相对较小的优良传热能力,可以非常有效地将热量引导到整个PCB平面。现代热管足够小,可以集成到PCB结构中。它们的厚度可以从400微米到2毫米不等。AT&S使用其专有技术嵌入组件和2.5D技术,以便将微型热管与PCB相关联。将热管直接应用于PCB本体,可以实现远程冷却、热引导和热扩散等新的设计自由。例如,热引导可以为温度敏感组件(如传感器和MEMS)靠近热产生器件(如晶体管)的实现打开空间。此外,嵌入式热管pcb (hp - pcb)增强的冷却能力可能允许设备在较低的温度下运行,这反过来将提高大多数电子应用的效率、寿命和节能。

嵌入式/插入热管是一种被动元件,能够在PCB中长距离传输热量,比任何经典热导体(例如:铜)更有效。其传热机理基于相变(即液气相变)和质量输运。热管是一种管状结构,在极低压力下两端密封有封闭液体。通常,管子是由铜制成的,水是使用的液体。当管子的一端被加热时,水“相变”(简单地说:变成蒸汽),蒸汽压的增加将汽化的水推向管子的冷端。在那里,水蒸气释放能量,再次变成液体。毛细管力将液态水拖回管子的热端。这一动态过程不断重复,其传热能力是同等尺寸铜片的100到数千倍。由于热管是中空结构,它有比铜棒轻得多的额外优势。

AT&S展示了一种创新的方法,将“即用”微型热管与PCB本体相关联,将其转变为一个完整的热管理模块。制作了各种带有嵌入式热管和嵌入式热管的PCB演示样品。使用不同的策略将微型热管与PCB相关联。在所有实验中,与现有技术相比,HP-PCB概念有助于提高系统的整体热性能。这项技术被认为是一种热解决方案,几乎任何电子应用,增强的热传播或热引导是必需的。在重量和空间受到限制的地方,应用潜力特别大。在航空、汽车和现代服务器应用中可以找到这样的例子。

AT&S研发部门正在积极寻找在未来产品的热解决方案方面有特殊挑战的合作伙伴,并愿意作为早期采用者测试HP-PCB技术。在其愿景中,现代pcb必须具有增强的功能(如增强的热管理,嵌入式组件,高频材料,材料杂化等),这将成为未来应用可能面临的任何技术挑战的解决方案的一部分。

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