電子コンポーネントの耐用年数は、動作温度を摂氏数度上げるだけで大​​幅に短縮できます。 さらに、湿気やほこりから回路基板全体を効果的に保護するために、回路基板全体が特定の用途でカプセル化されているため、熱の放散がさらに困難になります。 AT + Sの埋め込みヒートパイプを使用すると、放熱が大幅に向上します。

プリント回路基板の最新の熱管理は、基本的に、厚い銅層、めっきスルーホール、レーザー穴あけされた銅充填ビア、さらには銅インレイなどの設計手段によりプリント回路基板に銅を追加することで実現されます。 これらの方法は、優れた熱放散を提供できますが、さまざまな理由でいくつかの欠点もあります。特に、熱を放散する厚い銅層の場合、プリント回路基板の製造は、重いものを扱うための新しい機器のために、より高価で困難になります、厚い銅板が必要です。

体重を減らす

さらに、高密度パッケージでは、プリント回路基板の回路に非常に狭い銅配線が必要です。 厚い銅層をエッチングする必要がある場合、これはそれほど簡単ではありません。 航空宇宙用途では、質量も重要な役割を果たしており、電気自動車などの現代の自動車でもますます重要になっています。 さらに、冷却に使用される大量の銅は非常に高価になる可能性があります。 軽量で、銅よりも優れた熱伝導性を備え、サイズが小さいためPCBに適した、最新の小型ヒートパイプなどの熱管理の概念は、今日のハイエンドアプリケーションの熱管理の課題を解決できます。

比較的低い質量で優れた熱伝達能力があるため、ヒートパイプは回路基板を通して非常に効果的に熱を伝導することができます。 最新のヒートパイプは非常に小さいため、回路基板構造に統合できます。 それらの厚さは約400µmから2mmの範囲です。 製造元は、コンポーネントの埋め込みと2.5Dテクノロジーにおける自社のノウハウを使用して、ミニヒートパイプを回路基板に接続しています。

新しい設計オプション

PCBでヒートパイプを直接使用することにより、外部冷却、放熱、放熱などの新しい設計オプションが可能になります。 たとえば、熱放散は、トランジスタなどの発熱部品のすぐ近くで、センサーやMEMSなどの温度に敏感な部品を使用する機会を提供します。 さらに、ヒートパイプ（HP-PCB）が組み込まれたプリント回路基板の改善された冷却特性により、デバイスはより低い温度で動作し、ほとんどの電子アプリケーションで効率、寿命、およびエネルギーを節約できます。

埋め込まれた、または挿入されたヒートパイプは、銅などの従来の熱伝導体よりも効果的に、回路基板内の熱を長距離にわたって放散できるパッシブコンポーネントです。 それらの熱放散のメカニズムは、相転移（すなわち、液体から気体へ）と質量の輸送に基づいています。

ヒートパイプの仕組み

ヒートパイプは、両端がしっかりと閉じられ、圧力がほとんどない液体を含む管状構造です。 通常、パイプは銅でできており、使用される液体は水です。 パイプの一端が加熱されると、水は液相から気相に変化します。簡単に言えば、蒸発します。 関連する圧力の上昇により、水蒸気がパイプのコールドエンドに流れます。 そこで水蒸気はエネルギーを放出し、再び液体になります。 液体の水は、毛管力によってパイプの加熱された端に戻されます。 この動的なプロセスは継続的に繰り返され、対応する寸法の銅片の場合の数百倍から数千倍の熱放散につながります。 ヒートパイプは中空であるため、銅棒よりもはるかに軽いという追加の利点があります。

提示されたコンセプトでは、すぐに使用できるミニヒートパイプがPCB本体に接続されており、完全な熱管理モジュールを実現しています。 ヒートパイプが埋め込まれ、挿入されたいくつかのプリント基板のデモサンプルが作成されました。 小型ヒートパイプを回路基板に接続するために、さまざまな方法が使用されました。 すべての実験で、HP-PCBコンセプトは、現在使用されている方法と比較して、システムの全体的な温度挙動を改善するのに役立ちました。 この技術は、より優れた熱放散または放散が必要な電子機器のほぼすべてのアプリケーションの熱管理概念と考えられています。 適用可能な領域は、特に質量とスペースの要件に関して制限がある場合です。 例には、航空宇宙、自動車、および最新のサーバーアプリケーションが含まれます。

パートナー募集

AT + Sの研究開発部門は、将来の製品の熱管理に特別な要件があり、初めてのユーザーとしてHP PCBテクノロジーをテストする準備ができているパートナーを探しています。 同社のビジョンは、高度なPCBは、将来のアプリケーションの技術的課題の不可欠な部分として、改善された熱管理、組み込みコンポーネント、高周波、ハイブリッド材料などの高度な機能を提供する必要があるということです。