具有热容器的电子电路板制造技术

本发明专利技术涉及包括至少一个导体路径（６、６’）和作为电子部件、电部件和发热部件中之一并且连接到所述导体路径（６、６’）的至少一个部件（３）的电子电路板。至少一个热容器（４）在所述至少一个部件（３）附近热连接到所述导体（６），其中至少一个热容器（４）适用于传递和／或缓冲至少一个部件的热能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在电路板上、更具体地在电子电路板上、例如在印刷电路板(PCB)、直 接接合铜(DBC)、直接铝接合(DAB)或任何刚性/柔性电路板上的热传输。
技术介绍
源于由电路板的任何部分(例如电子、电或其他发热部件等)以及导体路径引起 的热功率耗散的热量通常通过电子电路板的导体路径或通过电子部件的外表面传输走。在 至少一个导体路径中存在的热负荷源于没有直接放置在本说明中提出的电路板上的电和 /或电子装置或部件和/或由于本身在板上的导体路径的相对高的电阻损耗而产生，这也 是可想到的。通过外表面的冷却性能可以通过安装在要冷却的装置上的附加散热器(heat sink)和/或风扇的使用而增强。然而，本专利技术集中于通过电子电路板的导体路径的热传 输。电子部件的温度必须保持在最大温度下以防止电子和/或电部件的运行故障、寿命下 降或甚至严重损伤。在电子电路板上的电部件根据焦耳第一定律用施加的电流加热。因 此，电子电路板的冷却性能必须考虑最大出现的电流以保证热能从电子部件的移除并且防 止加热到超过电子部件的最大允许的温度(甚至在电流的峰值时)。这样的电流峰值可能 在电过载的瞬态中出现。这意味着冷却性能必须对此要进行适应。目前技术水平教导多个技术以改进电子电路板的热移除或提高通过PCB的导体 路径传输的热能量。例如UK专利申请M2325082A涉及在电子部件中的热耗散和通过导孔 的设置的热耗散的改进。目前技术水平的劣势是PCB的冷却性能要适应于在PCB上的每个 电子或其他部件中出现的最大电流(即使该电流仅出现短时间，像电过载的瞬态中那样)。 从而，必须选择复杂和扩展式电子电路板设计仅用于处理在可能仅一个电子部件中的最大 短时间电流。因为发热与电流的平方成比例，冷却性能必须不勻调地增加用于处理最大电 流。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决目前技术水平的问题并且特别找到甚至在过载电流的时间 期间允许从电子部件安全地移除热的电子电路板的容易和廉价的设计。该目的通过根据权利要求1的电子电路板解决。该电子电路板包括至少一个导体 路径。至少一个部件通过连接该部件的至少一个端子到导体路径而热连接到所述导体路 径。该部件通常是在电路板中的电或电子部件或像电阻器或甚至迹线、导孔或连接器的发 热部件。适用于缓冲和/或传递热能的热容器还在所述导体路径的附近热连接。术语附近理解为该至少一个热容器和该至少一个确定的部件之间的距离方面的 关系。所述距离选择成使得由该至少一个确定的部件散发的热负荷的相当大的部分由指定 给所述至少一个确定的部件的该至少一个热容器接收。也就是说，术语附近在下文中用于 描述该至少一个确定的部件的临近或邻近区域。不可在要求该至少一个热容器直接设置在 该至少一个确定的部件旁边的狭义上理解该至少一个热容器，因为另外的部件可热和/或电连接到该至少一个热容器和该至少一个确定的部件之间的导体路径，只要该至少一个热 容器和该至少一个确定的部件之间的功能关系保持基本上不受影响即可。专利技术性的电子电路板的热容器吸收导体路径上的该部件过载期间由该部件排放 的热能，暂时缓冲该能量并且当瞬态过载结束时缓慢地向导体路径和周围环境释放热量。 从而，电子电路板的导体路径或设计以及特别地该部件自己可以基于部件的正常工作电流 构建且不会在过载电流期间使增加的热传输加重导体路径的负担。由在单个电子或其他部 件中的短时最大电流产生的热可以在靠近这些部件的热容器中缓冲。在可应用和可行的地方，冷却效果可增加，其中电子电路板包括至少一个导体路 径和如上文描述的连接到所述导体路径的至少一个部件。导体路径具有热容器区域，其与 导体路径的正常厚度和/或宽度相比具有增加的厚度和/或宽度。增加的厚度和/或宽度 设置在该部件附近(适用于缓冲和/或传递热能)。从而，如果导体路径的热级需要降低， 则作为一个选择的做法是通过在除了其他热耗散部件的附近之外的地方加宽和/或加厚 横截面而使导体路径或多个导体路径变宽。要求保护的热容器区域可以吸收导体路径上由邻近区域的部件排放的热能，暂时 缓冲能量并且当瞬态过载结束时缓慢地释放热到导体路径。从而，电子电路板的导体路径 或设计仅在部件的区域中必须进行适应而不必在整个电路板上进行适应。附属的权利要求涉及本专利技术的其他有利实施例。 在一个实施例中，所述热容器邻近部件并且在电路板的与部件相同的侧上热连接 到所述导体路径。因此，热能仅必须在导体路径上被传导一段小距离到热容器。备选地或除此之外，所述热容器在部件的另一侧上并且与部件相对地热连接到所 述导体路径。这与如下特征相结合是特别有利的该热容器连接在与部件相同的到导体的 连接上，以及该连接具有比导体路径更好的热传输能力。从而，由部件产生的热可以被传导 (而不进入导体路径)至另一侧上的部件并且可以在那里缓冲。导体路径没有被在导体路 径上传输的突然增加的热量阻塞。通过使用包括部件的端子和在热流的方向上具有比导体 路径的横截面积更大的横截面积的焊料的连接，热可以快速地传导到热容器并且同时热可 以部分在导体路径上传导走。因此，获得了部件优化的冷却效果。在本专利技术的一个实施例中，所述热容器单一形体化。因此，热容器构建容易并且廉 价。材料将基本上以良好的热性质为特征。也就是说，所述至少一个热容器包括具有至少导 体路径的热导值的热导值(即良好的热导率)的至少一个材料。取决于这些要求和计划用 途，热容器甚至可以用例如金属基体成分、纳米碳、纳米碳管和其类似物等复合物制成。在 基本实施例中，该至少一个热容器有利地包括具有良好的热导性质和大热容量的铝或铜基 材料。在可应用的地方，热容器的材料至少具有导体路径的热导率。然而，热容器可包括多个部件代替单块体而不偏离本专利技术的精神。在一个实施例中，热容器焊接到导体路径。然而，本专利技术不限制于焊料连接，而甚 至包括通过夹紧、铜焊、压装、烧结、搭扣配合/咬合热容器到导体路径的连接。在可应用的 地方，包括热膏的热容器的固定也是一种选择。在一个实施例中，所述热容器具有与所述部件相同或大约相似的尺度。因此，热容 器不突出超过部件并且不需要附加的构造空间。另外，在一个方面，在热容器中可吸收的热 量取决于热容器的尺寸和它的热容(thermal capacitance)，并且在另一方面，在部件中产5生的热量也取决于部件的尺寸。热容器的形状也可以仅在一个方向或在仅两个方向上选择 成与部件相似。例如热容器的高度或高度和深度可以与部件相似地选择。用于节约空间并且与之前描述的那个可很好地结合的另一个实施例是热容器 在面向部件的那侧上的形状至少部分对应于部件在它的面向热容器的侧上的负形状使 得热容器可以尽可能近地安装到部件而不碰到它。也就是说，热容器的外形表面(shell surface)至少部分地互补于至少一个部件的外形表面。特别地，热容器直接相邻于发热部 件来安装。热容器的实施例用互补于至少一个部件的外形表面的外形表面环绕部件。如果 部件和热容器之间的距离选择足够，烟 效应出现。烟 效应支持部件和热容器的冷却效^ ο在一个实施例中，所述热容器在一个方向上的尺寸至少与导体路径的宽度一样 大。从而，热流不受在热容器中的瓶颈或窄点的消极影响。因此，连接热容器的整个底面到 导体路径以防止在热流中的任何窄点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子电路板，包括：至少一个导体路径（６、６’）；至少一个部件（３、１４），其是电子部件、电部件和发热部件中之一，所述部件连接到所述至少一个导体路径（６、６’）；其特征在于适用于在所述电子电路板的工作状态中缓冲热能的至少一个热容器（４、１５、２８．１、２８．２、２８．３），其中所述至少一个热容器（４、１５）热连接到所述至少一个导体路径（６、６’）和所述至少一个部件（３、１４）附近的所述导体（６）的至少其中之一，其中所述至少一个热容器（４、１５、２８．１、２８．２、２８．３）包括至少一个具有热传输性质的材料以用于在所述电子电路板的工作状态中快速吸收由所述部件（３、１４）在所述部件（３、１４）的过载期间在所述导体路径上排放的热能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：L科波拉，D科泰特，M法布里，R施米特，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]