في الكون الواسع لصناعة الإلكترونيات, أهمية لوحات الدوائر المطبوعة (مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور) لأن الجسور التي تربط المكونات الإلكترونية أمر بديهي. لكن, مع التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا, يبدو أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التقليدية غير قادرة على التعامل مع عبوات الأجهزة عالية الطاقة. من أجل كسر هذا عنق الزجاجة, ظهرت سلسلة من التقنيات المبتكرة, من بينها تكنولوجيا تضمين أجهزة الطاقة في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي النجم الأكثر إبهارًا. ستأخذك هذه المقالة إلى العالم الغامض لهذه التكنولوجيا وتستكشف مبادئها, الوضع الحالي والاتجاهات المستقبلية.
1.القيود والتحديات التي تواجه مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التقليدية
ثنائي الفينيل متعدد الكلور, ال “الطريق السريع الالكتروني” تتكون من طبقة العزل العضوية وطبقة الدائرة المعدنية, أصبح مكونًا لا غنى عنه في المنتجات الإلكترونية بسعره المنخفض وقابليته للتصنيع الجيدة. لكن, مثلما أن كل شيء له حدوده, أصبح عدم كفاية مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التقليدية في أداء تبديد الحرارة بمثابة عنق الزجاجة الرئيسي الذي يقيد تطبيقه في مجال تغليف الأجهزة عالية الطاقة.
الطبقة العازلة العضوية, عادة ما تكون مصنوعة من مادة الراتنج العضوية وقماش الألياف الزجاجية (FR4), لديه الموصلية الحرارية فقط 0.2 ~ 0.3 واط/(م·ك), وهو أقل بكثير من الموصلية الحرارية للمواد المعدنية. في بيئة ذات درجة حرارة عالية, المواد العضوية عرضة للتدهور الحراري والشيخوخة الحرارية, وحتى الكربنة قد تحدث في الحالات الشديدة, مما يؤثر بشكل خطير على استقرار وحياة المنتجات الإلكترونية. لذلك, من الصعب على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التقليدية تلبية المتطلبات العالية لتغليف أجهزة الطاقة لأداء تبديد الحرارة.
2.ظهور لوحات الدوائر المطبوعة ذات الأساس المعدني (MCPCBs)
من أجل تحسين أداء تبديد الحرارة لركائز ثنائي الفينيل متعدد الكلور, لوحات الدوائر المطبوعة ذات الأساس المعدني (MCPCBs) جاء إلى حيز الوجود. تجمع MCPCBs بين الطبقات المعدنية والطبقات العازلة, واستخدام الموصلية الحرارية العالية للمعادن لتحسين قدرة تبديد الحرارة الإجمالية للركيزة. لكن, على الرغم من تحسن MCPCBs في أداء تبديد الحرارة, الموصلية الحرارية الشاملة لا تزال غير عالية, مما يجعل من الصعب تلبية السعي النهائي لأداء تبديد الحرارة لتغليف الأجهزة عالية الطاقة.
3.اختراقات في تكنولوجيا الألواح النحاسية المدفونة
من أجل زيادة تحسين أداء تبديد الحرارة لركائز ثنائي الفينيل متعدد الكلور, اقترحت الصناعة مفهوم الألواح النحاسية المدفونة. تستخدم تقنية الألواح النحاسية المدفونة عملية تصفيح لتضمين كتل النحاس المعدنية في ركائز PCB أو MCPCB ذات النوافذ, ويستخدم الموصلية الحرارية العالية للمعادن لتحسين قدرة تبديد الحرارة الإجمالية للركيزة بشكل ملحوظ. لكن, من أجل تجنب الدوائر القصيرة الناجمة عن التوصيل المعدني, عادة ما يحتاج سطح الكتلة النحاسية إلى التغطية بطبقة عازلة. على الرغم من أن هذه الطبقة العازلة تحل مشكلة الدائرة القصيرة, كما أن لها تأثيرًا معينًا على أداء تبديد الحرارة للركيزة.
4.جينماي: ممارسة مبتكرة لدمج أجهزة الطاقة القياسية في PCB المعبأ
على هذه الخلفية, جينماي (إحدى الشركات التابعة لشركة إنفينيون تكنولوجيز, وهو وكيل Inheng) تقدمت بطلب للحصول على براءة اختراع نموذج المنفعة ل “PCB المعبأ المدمج لأجهزة الطاقة القياسية” (رقم الطلب: CN202323630195.1). تقترح براءة الاختراع بنية تعبئة جديدة تدمج شرائح الطاقة, دوائر التحكم ودوائر القيادة, أشرطة التوصيل ومقاومات التحويل في ثنائي الفينيل متعدد الكلور, تحقيق التكامل العالي والنموذجية.
خاصة, يتضمن هيكل PCB الخاص ببراءة الاختراع ست طبقات تغليف, حيث يتم توفير وحدة حاملة بين طبقة التغليف الثالثة وطبقة التغليف الرابعة. تشتمل الوحدة الحاملة على ركيزة نحاسية, السطح العلوي مزود بأخدود, ويتم توصيل الجزء السفلي الداخلي للأخدود بشكل ثابت بشريحة الطاقة من خلال طبقة توصيل. هذا الهيكل لا يوسع فقط منطقة التوصيل الحراري, ولكنه يقلل أيضًا من تأثير الطبقة العازلة على أداء تبديد الحرارة من خلال تحسين تخطيط الطبقة العازلة وسمكها.
تجدر الإشارة إلى أنه من المرجح أن يتم تصميم حل التكامل الخاص بـ Jinmai استنادًا إلى شريحة S-cell من Infineon. كمنتج نجم إنفينيون, حازت شريحة S-cell على اعتراف واسع النطاق في السوق لأدائها الممتاز واستقرارها. قامت Jinmai بتطبيقه على حل التغليف الخاص بها, مما أدى بلا شك إلى تعزيز القدرة التنافسية للمنتج.
لكن, هناك أيضًا بعض المشكلات التي تستحق الاستكشاف في هذا الحل. على سبيل المثال, يتم عزل جهاز الطاقة عن السطح المتصاعد الموصل للحرارة بواسطة طبقة عازلة, وسمك هذه الطبقة والتوصيل الحراري لها تأثير أكبر على المقاومة الحرارية. بالرغم من وجود قاعدة نحاسية كبيرة لتوسيع مساحة التوصيل الحراري, سيظل وجود الطبقة العازلة له قيود معينة على أداء تبديد الحرارة. فضلاً عن ذلك, ما إذا كان مقاوم التحويل المضمن مناسبًا لتطبيقات الطاقة العالية أمر يستحق المناقشة أيضًا. الخسارة الحالية الكبيرة كبيرة, قيمة المقاومة صغيرة جدًا, وما إذا كان انحراف درجة الحرارة سيؤثر على الدقة أم لا، وغيرها من القضايا تحتاج إلى مزيد من البحث والتحقق.
5.شركة في الصين: الاستكشاف المبتكر لركيزة تعبئة شرائح الطاقة المدمجة وطريقة التغليف
بالإضافة إلى جينماي, أجرت إحدى الشركات في الصين أيضًا استكشافًا متعمقًا في مجال تقنية PCB المضمنة في أجهزة الطاقة. لقد اقترحوا ركيزة التعبئة والتغليف المضمنة في شريحة الطاقة وطريقة التعبئة والتغليف, الذي يحقق التغليف الفعال وتبديد الحرارة لرقائق الطاقة من خلال الرقائق العارية, ركائز صلبة, المجالس الأساسية, الطبقات العازلة, طبقات معدنية خارجية, ثقوب عمياء على سطح الطبقة المعدنية, ربط الأعمدة والطبقات المعدنية الداخلية.
هذا الحل لا يعمل فقط على تحسين كثافة التغليف وأداء تبديد الحرارة, ولكنه يقلل أيضًا من تكلفة التغليف وصعوبة التصنيع من خلال تحسين الهيكل الداخلي. توفر هذه الممارسة المبتكرة لـ Shenzhen South Circuit أفكارًا واتجاهات جديدة لتطوير تقنية PCB المدمجة بجهاز الطاقة.
6.النظرة المستقبلية: إمكانيات لا حصر لها لتقنية PCB المدمجة بجهاز الطاقة
مع التطور المستمر لصناعة الالكترونيات, سوف تكنولوجيا ثنائي الفينيل متعدد الكلور جزءا لا يتجزأ من جهاز الطاقة تستهل في آفاق التنمية على نطاق أوسع. من ناحية, مع الظهور المستمر لمواد جديدة وعمليات جديدة, سيتم تحسين أداء تبديد الحرارة لركائز ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل أكبر; على الجانب الآخر, مع التطور السريع للتصنيع الذكي وتكنولوجيا إنترنت الأشياء, سيتم استخدام تقنية PCB المضمنة في جهاز الطاقة على نطاق واسع في المنازل الذكية, مركبات الطاقة الجديدة, الأتمتة الصناعية وغيرها من المجالات, تقديم دعم قوي للابتكار والتطوير في هذه المجالات.
في المستقبل, لدينا سبب للاعتقاد بأن تقنية PCB المضمنة في جهاز الطاقة ستستمر في اختراق الاختناقات التقنية وتحقيق المزيد من الكفاءة, حلول تغليف وتبديد الحرارة موثوقة وذكية. وهذا الابتكار التكنولوجي سوف يقودنا إلى عالم إلكتروني أفضل.
________________________________________
