當你想到它時，這很諷刺。第一個集成電路的發(fā)明者杰克·基爾比（Jack Kilby）被迫這樣做，部分原因是為了找到一種方法來替換當時使用的發(fā)熱真空管。熱量問題“解決了”，他的發(fā)明將繼續(xù)成為電子行業(yè)發(fā)展的基礎。

現(xiàn)在，隨著我們進入普及汽車電子的新時代，我們需要再次轉向熱量的根本問題，這一次是為了保護 Kilby 幫助傳播的那些非常電子的 IC 和系統(tǒng)。現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是減輕極端溫度和引擎蓋下熱循環(huán)的影響。

第一個 IC 是 Jack Kilby 于 1958 年發(fā)明的，部分原因是為了移除執(zhí)行現(xiàn)在由晶體管執(zhí)行的開關功能的微型加熱器（又名：真空管）。具有諷刺意味的是，Kilby 的發(fā)明變得如此多產(chǎn)，并且具有如此高的密度和無處不在的適用性，我們又回到了材料層面來管理熱量。

對于組件和 IC，設計人員投入了大量精力來選擇最適合正在開發(fā)的汽車電子控制單元 （ECU） 的組件和 IC。該 ECU 可以是底盤和安全控制單元、發(fā)動機控制單元，甚至是監(jiān)控和通信網(wǎng)關單元。無論 ECU 是什么，設計人員都會選擇組件，為他們的設計計算適當?shù)亟档退鼈兊墓β?，然后期望它們能夠持續(xù)使用汽車可能運行的 10 到 15 年。任務完成。

不完全的。這些組件可能運行良好，但前提是它們放置在從頭開始設計的 PCB 上，以在汽車的極端熱和振動環(huán)境中保持其結構完整性。

幾十年來，印刷電路板（PCB 或印刷線路板 （PWB））一直是連接電子系統(tǒng)組件（如電阻器、集成電路、電容器、連接器和電感器）的最常見方式。

它們的基本結構沒有太大變化，由一層浸漬有環(huán)氧樹脂的玻璃布（預浸料）組成，上面鋪設了銅或鋁跡線。這些走線使用過孔、盲孔和內部過孔連接到各個層，并連接組件及其信號、電源和接地層。

多年來，作為電子產(chǎn)品的服務盤，PWB 因振動而產(chǎn)生的機械應力已得到充分證明。加強連接點并確保足夠的剛度，這非常好。

然而，在受熱的情況下，樹脂材料（CTE 為 30 至 40）與金屬層和通孔（CTE 為 18，對于銅）之間的不同熱膨脹系數(shù) （CTE） 可能會造成嚴重破壞，如果出現(xiàn)以下情況，可能會導致導體受壓和破裂PWB的構造中沒有使用正確的材料和結構。

當然，預浸料的使用限制了樹脂材料在 xy 軸上的 CTE，但樹脂仍必須膨脹，因此它在 z 軸上膨脹，因此將重點放在 CTE z上，因為它是重要的變量。

然而，另一個要考慮的因素是玻璃化轉變溫度，Tg。高于 Tg，材料膨脹率增加，可能達到 400 的 CTE。

再加上 RoHS 無鉛焊接要求，以及由此產(chǎn)生的高溫回流焊溫度，這顯然是對可靠 ECU 的基于 PWB 的尖端熱管理回歸基礎的案例。

基本材料，就是這樣。隨著他們的建設。這就是金屬包覆基板 （MCS）的產(chǎn)生方式。MCS 是用于溫度敏感應用的導熱基材。銅包電介質和鋁載體的組合提供了有效的散熱，并提供了主動冷卻方法和厚膜技術的替代方案。除了高導熱性之外，MCS（包括 Isola 提供的材料）還提供非常高的熱可靠性和機械可靠性。

可以選擇不同的電介質來為每個應用創(chuàng)建理想的 MCS。對于這些“l(fā)ambda 材料”，DE104、IS410、370HR 或 IS450，預浸料可用作模塊化配置的一部分。這些預浸料系統(tǒng)的熱導率介于 0.23 （DE104） 和 1.0 W/m*K （IS450） 之間。IS450 的高 Tg 環(huán)氧樹脂系統(tǒng)可以通過使用特殊填料進行改性，以獲得比標準系統(tǒng)更高的導熱率。

基于 MCS 結構的配置及其高效散熱，可以減少結構間距并提高功率密度，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)基材難以實現(xiàn)的更小組件。

圖 2：金屬包覆基板將銅箔蝕刻成 PWB（或 PCB）上所需的電路圖案，金屬基底通過薄的預浸料帶走電路中的熱量。預浸料使用專有樹脂來實現(xiàn)比標準 FR4 更高的熱導率。（點擊圖片放大）

除了汽車 ECU，MCS 的其他應用還包括大功率 LED 模塊、轉換器、散熱電路和工業(yè)電子產(chǎn)品。

是呢環(huán)保局：郭婷