В огромной вселенной электронной промышленности, важность печатных плат (печатные платы) в качестве мостов, соединяющих электронные компоненты, самоочевидно. Однако, с бурным развитием науки и техники, традиционные печатные платы, похоже, не справляются с корпусированием мощных устройств. Чтобы прорваться через это узкое место, появился ряд инновационных технологий, среди которых технология встраивания силовых устройств в печатные платы является самой яркой звездой. Эта статья перенесет вас в загадочный мир этой технологии и изучит ее принципы., текущее состояние и будущие тенденции.
1.Ограничения и проблемы традиционных печатных плат
печатная плата, the “electronic highway” composed of organic insulation layer and metal circuit layer, стал незаменимым компонентом электронных изделий благодаря низкой цене и хорошей обрабатываемости.. Однако, так же, как все имеет свои ограничения, неадекватность традиционных печатных плат в плане рассеивания тепла стала основным узким местом, ограничивающим их применение в области корпусирования мощных устройств..
Органический изоляционный слой, обычно изготавливается из органической смолы и ткани из стекловолокна. (ФР4), имеет теплопроводность всего 0,2 ~ 0,3 Вт/(м · к), что значительно ниже теплопроводности металлических материалов. В условиях высокой температуры, органические материалы склонны к термическому разложению и термическому старению., и даже карбонизация может произойти в тяжелых случаях, что серьезно влияет на стабильность и срок службы электронных продуктов. Поэтому, Традиционным печатным платам сложно соответствовать высоким требованиям к корпусам силовых устройств по эффективности рассеивания тепла..
2.Появление печатных плат на металлической основе (MCPCB)
Для улучшения характеристик теплоотвода подложек печатных плат., печатные платы на металлической основе (MCPCB) появился на свет. MCPCB сочетают в себе металлические слои и изолирующие слои., и использовать высокую теплопроводность металла для улучшения общей способности рассеивания тепла подложки.. Однако, хотя MCPCB улучшили характеристики рассеивания тепла, их общая теплопроводность все еще невысока, что затрудняет достижение максимальной эффективности рассеивания тепла для корпусов мощных устройств..
3.Прорыв в технологии скрытых медных пластин
Для дальнейшего улучшения характеристик теплоотвода подложек печатных плат., промышленность предложила концепцию скрытых медных пластин. Технология скрытых медных пластин использует процесс ламинирования для встраивания металлических медных блоков в подложки печатных плат или MCPCB с окнами., и использует высокую теплопроводность металла для значительного улучшения общей способности рассеивания тепла подложки.. Однако, во избежание коротких замыканий, вызванных металлической проводимостью, поверхность медного блока обычно необходимо покрыть изоляционным слоем. Хотя этот изолирующий слой решает проблему короткого замыкания, это также оказывает определенное влияние на эффективность рассеивания тепла подложкой..
4.Джинмай: Инновационная практика встраивания стандартных силовых устройств в корпусную печатную плату
На этом фоне, Джинмай (дочерняя компания Infineon Technologies, который является агентом Inheng) applied for a utility model patent for “embedded packaged PCB for standard power devices” (номер заявки: CN202323630195.1). Патент предлагает новую структуру упаковки, включающую силовые чипы., цепи управления и цепи привода, шины и шунтирующие резисторы в печатную плату, достижение высокой степени интеграции и модульности.
Конкретно, Патентная структура печатной платы включает шесть слоев упаковки., при этом несущая единица предусмотрена между третьим упаковочным слоем и четвертым упаковочным слоем. Несущий блок включает в себя медную подложку, верхняя поверхность которого снабжена пазом, а внутренняя нижняя часть канавки жестко соединена с силовым чипом через соединительный слой.. Эта структура не только расширяет область теплопроводности., но также сводит к минимуму влияние изоляционного слоя на эффективность рассеивания тепла за счет оптимизации расположения и толщины изоляционного слоя..
Стоит отметить, что интеграционное решение Jinmai, скорее всего, будет разработано на базе чипа S-cell от Infineon.. Как звездный продукт Infineon, Чип S-cell завоевал широкое признание на рынке благодаря своей превосходной производительности и стабильности.. Jinmai применила его в своем собственном упаковочном решении., что, несомненно, еще больше повысило конкурентоспособность продукта.
Однако, есть также некоторые проблемы, которые стоит изучить в этом решении. Например, силовое устройство изолировано от монтажной теплопроводящей поверхности изолирующим слоем, а толщина и теплопроводность этого слоя оказывают большее влияние на термическое сопротивление. Хотя имеется большое медное основание для расширения площади теплоотдачи., наличие изоляционного слоя по-прежнему будет иметь определенные ограничения на эффективность рассеивания тепла.. Кроме того, также стоит обсудить, подходит ли встроенный шунтирующий резистор для мощных приложений.. Большие потери тока большие, значение сопротивления очень маленькое, и повлияет ли температурный дрейф на точность, и другие вопросы требуют дальнейших исследований и проверок..
5.Компания в Китае: Инновационное исследование подложки корпуса встроенного силового чипа и метода упаковки
В дополнение к Джинмаю, Компания в Китае также провела углубленное исследование в области технологии встраиваемых печатных плат для силовых устройств.. Они предложили подложку для упаковки со встроенным силовым чипом и метод упаковки., which realizes efficient packaging and heat dissipation of power chips through bare chips, rigid substrates, core boards, insulating layers, external metal layers, blind holes on the metal layer surface, connecting columns and internal metal layers.
This solution not only improves the packaging density and heat dissipation performance, but also reduces the packaging cost and manufacturing difficulty by optimizing the internal structure. This innovative practice of Shenzhen South Circuit provides new ideas and directions for the development of power device embedded PCB technology.
6.Будущий перспективы: Infinite Possibilities of Power Device Embedded PCB Technology
With the continuous development of the electronics industry, power device embedded PCB technology will usher in a broader development prospect. С одной стороны, с постоянным появлением новых материалов и новых процессов, характеристики рассеивания тепла подложками печатных плат будут улучшены; с другой стороны, с быстрым развитием интеллектуального производства и технологий Интернета вещей, Технология встроенных печатных плат силовых устройств будет широко использоваться в умных домах, транспортные средства на новой энергии, промышленная автоматизация и другие области, обеспечение решительной поддержки инноваций и развития в этих областях.
В будущем, у нас есть основания полагать, что технология встроенных печатных плат в силовые устройства продолжит преодолевать технические узкие места и достигать большей эффективности., надежные и интеллектуальные решения по упаковке и рассеиванию тепла. Эта технологическая инновация приведет нас к лучшему электронному миру..
________________________________________