Los tubos de calor integrados mejoran la disipación de calor de las placas de circuito impreso

La vida útil de los componentes electrónicos se puede reducir drásticamente aumentando la temperatura de funcionamiento en solo unos pocos grados Celsius. Además, la disipación de calor se dificulta por el hecho de que toda la placa de circuito está encapsulada en determinadas aplicaciones para protegerla eficazmente de la humedad y el polvo. Los tubos de calor integrados e insertados de AT + S mejoran significativamente la disipación de calor.

La gestión térmica moderna de las placas de circuito impreso se logra esencialmente mediante la adición de cobre adicional a la placa de circuito impreso a través de medidas de diseño tales como capas gruesas de cobre, agujeros chapados, vías de relleno de cobre perforadas con láser o incluso incrustaciones de cobre. Aunque estos métodos pueden proporcionar una buena disipación de calor, también presentan varias desventajas por varias razones: especialmente en el caso de capas gruesas de cobre, que disipan el calor, la producción de placas de circuito impreso se vuelve más costosa y más difícil debido a los nuevos equipos para manipular las pesadas. , placas gruesas de cobre son necesarias.

Ahorrar peso

Además, el embalaje de alta densidad requiere pistas de cobre extremadamente estrechas en los circuitos de las placas de circuito impreso. Esto no es tan fácil de hacer cuando se deben grabar capas gruesas de cobre. En las aplicaciones aeroespaciales, la masa también juega un papel importante y se está volviendo cada vez más importante en los automóviles modernos, como los vehículos eléctricos. Además, grandes cantidades de cobre utilizadas para enfriar pueden ser muy caras. Los conceptos de gestión térmica, como los heatpipes miniaturizados modernos, que son livianos, ofrecen una mejor conductividad térmica que el cobre y son adecuados para PCB debido a su pequeño tamaño, pueden resolver los desafíos de gestión térmica de las aplicaciones de alta gama actuales.

Debido a su capacidad superior de transferencia de calor a una masa relativamente baja, los tubos de calor pueden conducir el calor de manera muy eficaz a través de las placas de circuito. Los tubos de calor modernos son tan pequeños que pueden integrarse en construcciones de placas de circuito. Su espesor está en el rango de aproximadamente 400 µm a 2 mm. El fabricante utiliza los conocimientos técnicos propios de la empresa en la integración de componentes y en la tecnología 2.5D para conectar mini heatpipes a placas de circuito.

Nuevas opciones de diseño.

El uso de heatpipes directamente en la PCB permite nuevas opciones de diseño, como enfriamiento externo y disipación y disipación de calor. Por ejemplo, la disipación de calor ofrece la oportunidad de utilizar componentes sensibles a la temperatura, como sensores y MEMS, en las inmediaciones de componentes generadores de calor, como los transistores. Además, las características de enfriamiento mejoradas de las placas de circuito impreso con tubos de calor integrados (HP-PCB) permiten que los dispositivos funcionen a temperaturas más bajas, aumentando la eficiencia, la vida útil y el ahorro de energía en la mayoría de las aplicaciones electrónicas.

El tubo de calor integrado o insertado es un componente pasivo que puede disipar el calor en la placa de circuito a distancias más largas, de manera más eficaz que los conductores de calor convencionales como el cobre. Su mecanismo de disipación de calor se basa en una transición de fase (es decir, de líquido a gas) y el transporte de masa.

Como funciona el tubo de calor

El tubo de calor es una construcción tubular que está bien cerrada en ambos extremos y contiene un líquido en el que hay muy poca presión. Por lo general, la tubería está hecha de cobre y el líquido utilizado es agua. Cuando se calienta un extremo de la tubería, el agua cambia de la fase líquida a la gaseosa; en pocas palabras: se evapora. El aumento de presión asociado hace que el vapor de agua fluya hacia el extremo frío de la tubería. Allí, el vapor de agua libera energía y se vuelve líquido nuevamente. El agua líquida se transporta de regreso al extremo calentado de la tubería por fuerzas capilares. Este proceso dinámico se repite continuamente y conduce a una disipación de calor que es de cientos a varios miles de veces más alta que con una pieza de cobre con las dimensiones correspondientes. Debido a que la tubería de calor es hueca, tiene la ventaja adicional de ser mucho más liviana que las varillas de cobre.

En el concepto presentado, los mini-heatpipes listos para usar están conectados al cuerpo de la PCB, lo que da como resultado un módulo de gestión térmica completo. Se produjeron varias muestras de demostración de placas de circuito impreso con tubos de calor integrados e insertados. Para conectar los tubos de calor miniaturizados a la placa de circuito, se utilizaron varios métodos. En todos los experimentos, el concepto de HP-PCB ayudó a mejorar el comportamiento general de la temperatura del sistema en comparación con los métodos utilizados actualmente. Esta técnica se considera un concepto de gestión térmica para prácticamente todas las aplicaciones en electrónica donde se requiere una mejor disipación o disipación de calor. Las posibles áreas de aplicación son especialmente donde existen restricciones en términos de requisitos de masa y espacio. Los ejemplos incluyen aplicaciones aeroespaciales, automotrices y de servidores modernos.

Se buscan socios

El departamento de investigación y desarrollo de AT + S aún está buscando socios que tengan requisitos especiales para la gestión térmica de productos futuros y que estén listos para probar la tecnología HP PCB como usuario primerizo. La visión de la compañía es que los PCB avanzados deben proporcionar capacidades avanzadas tales como gestión térmica mejorada, componentes integrados, alta frecuencia y materiales híbridos como parte integral de los desafíos tecnológicos de las aplicaciones futuras.