I heatpip integrati migliorano la dissipazione del calore delle schede

La vita utile dei componenti elettronici può essere drasticamente ridotta aumentando la temperatura di esercizio di appena pochi gradi Celsius. Inoltre, la dissipazione del calore è resa più difficile dal fatto che l'intera scheda del circuito è incapsulata in alcune applicazioni per proteggerla efficacemente da umidità e polvere. I tubi di calore incorporati e inseriti da AT + S migliorano significativamente la dissipazione del calore.

Moderna gestione termica dei circuiti stampati viene effettuata sostanzialmente aggiungendo rame aggiuntivo nel circuito stampato, per misure di progettazione come spessi strati di rame, placcato fori passanti, vias laser forato con rame o rame intarsi riempimento. Sebbene questi metodi possono fornire una buona dissipazione del calore, ma essere collegato per vari motivi anche alcuni svantaggi: Specialmente nel caso di strati di rame di spessore che servono per dissipare il calore, la produzione di circuiti stampati è più costoso e più difficile da nuovi impianti per la manipolazione del pesante , piastre di rame spesse.

Salva il peso

Inoltre, l'imballaggio ad alta densità richiede tracce di rame estremamente strette nei circuiti delle schede. Questo non può essere fatto così facilmente quando gli strati di rame spessi devono essere incisi. Nelle applicazioni aerospaziali, le masse svolgono anche un ruolo importante e stanno acquisendo importanza anche nelle vetture moderne come i veicoli elettrici. Inoltre, più grandi quantità di rame usate per il raffreddamento possono diventare molto costose. concetti di gestione termici quali moderni condotti termici miniaturizzati, che sono leggeri, proprietà di conduzione meglio termici offrono di rame e sono adatti per le loro ridotte dimensioni per circuiti stampati, le sfide della gestione del calore possono risolvere in moderne applicazioni di fascia alta.

A causa della loro capacità di trasferimento del calore superiore con una massa relativamente bassa, i tubi di calore possono condurre il calore in modo molto efficace attraverso le schede dei circuiti. I moderni tubi di calore sono così piccoli da poter essere integrati nelle costruzioni di circuiti stampati. Il loro spessore varia da circa 400 µm a 2 mm. Il produttore utilizza il know-how dell'azienda nell'incorporamento di componenti e nella tecnologia 2.5D per collegare mini heatpipe ai circuiti stampati.

Nuove possibilità di progettazione

L'utilizzo di heatpipes direttamente nel circuito consente nuove possibilità di progettazione come il raffreddamento esterno, nonché la dissipazione e la diffusione del calore. Ad esempio, la dissipazione di calore permette di utilizzare componenti termosensibili quali sensori e MEMS nelle immediate vicinanze dei componenti generatori di calore, come transistori. Inoltre, le caratteristiche di raffreddamento migliorate di circuiti stampati consentono incorporati tubi di calore (HP-PCB) che i dispositivi possono funzionare a temperature più basse, con conseguente al massimo elettronico applicazioni, la durata e l'efficienza di servizio aumentata e si risparmia energia.

Il tubo di calore incorporato o inserito è un componente passivo in grado di dissipare il calore nel circuito stampato su distanze maggiori, in modo più efficace rispetto ai conduttori di calore convenzionali come il rame. Il loro meccanismo di dissipazione del calore si basa su una transizione di fase (cioè dallo stato liquido a quello gassoso) e sul trasporto di massa.

Come funziona il tubo di calore

Il tubo di calore è una struttura tubolare chiusa ermeticamente ad entrambe le estremità e contiene un liquido in cui c'è pochissima pressione. Solitamente il tubo è in rame e il liquido utilizzato è l'acqua. Quando un'estremità del tubo viene riscaldata, l'acqua passa dalla fase liquida a quella gassosa, per dirla semplicemente: evapora. L'aumento della pressione associato fa sì che il vapore acqueo fluisca all'estremità fredda del tubo. Lì il vapore acqueo rilascia energia e diventa nuovamente liquido. L'acqua liquida viene trasportata di nuovo all'estremità riscaldata del tubo da forze capillari. Questo processo dinamico si ripete continuamente e porta a una dissipazione del calore da centinaia a diverse migliaia di volte superiore a quella di un pezzo di rame con dimensioni corrispondenti. Poiché il condotto termico è cavo, ha l'ulteriore vantaggio di essere molto più leggero delle barre di rame.

Nel concetto presentato, i mini heatpip pronti all'uso sono collegati al corpo del circuito elettrico in modo da produrre un modulo completo di gestione del calore. Sono stati prodotti diversi modelli dimostrativi di PCB con heatpip embedded e utilizzati. Per collegare i tubi di calore miniaturizzati alla scheda a circuito stampato sono stati utilizzati diversi metodi. In tutti gli esperimenti, il concetto HP-PCB ha contribuito a migliorare il comportamento complessivo di temperatura del sistema rispetto ai metodi attualmente utilizzati. Questa tecnica è considerata un concetto di gestione del calore per quasi tutte le applicazioni nell'elettronica, dove è necessaria una migliore diffusione o dissipazione del calore. I possibili campi di applicazione sono particolarmente dove ci sono restrizioni per i requisiti di massa e spazio. Esempi di questo sono nell'aviazione, nell'innovazione automobilistica e nelle applicazioni server moderne.

Partner voluto

Il reparto ricerca e sviluppo di AT + S è ancora alla ricerca di partner che pongono esigenze particolari in materia di gestione termica dei prodotti futuri e sono disposti a testare la tecnologia PCB HP come early adopters. Secondo le idee della società tavole moderne devono fornire funzionalità aggiuntive come ad esempio una migliore gestione del calore, i componenti integrati, ad alta frequenza e materiali ibridi come parte integrante del concetto di soluzione per le sfide tecnologiche di applicazioni future.