當(dāng)你想到它時(shí)，這很諷刺。第一個(gè)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(lái)替換當(dāng)時(shí)使用的發(fā)熱真空管。熱量問(wèn)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(chǔ)。

現(xiàn)在，隨著我們進(jìn)入普及汽車電子的新時(shí)代，我們需要再次轉(zhuǎn)向熱量的根本問(wèn)題，這一次是為了保護(hù) Kilby 幫助傳播的那些非常電子的 IC 和系統(tǒng)?，F(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(gè) 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(guān)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(wú)處不在的適用性，我們又回到了材料層面來(lái)管理熱量。

對(duì)于組件和 IC，設(shè)計(jì)人員投入了大量精力來(lái)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(dòng)機(jī)控制單元，甚至是監(jiān)控和通信網(wǎng)關(guān)單元。無(wú)論 ECU 是什么，設(shè)計(jì)人員都會(huì)選擇組件，為他們的設(shè)計(jì)計(jì)算適當(dāng)?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(yùn)行的 10 到 15 年。任務(wù)完成。

不完全的。這些組件可能運(yùn)行良好，但前提是它們放置在從頭開始設(shè)計(jì)的 PCB 上，以在汽車的極端熱和振動(dòng)環(huán)境中保持其結(jié)構(gòu)完整性。

幾十年來(lái)，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(jié)構(gòu)沒有太大變化，由一層浸漬有環(huán)氧樹脂的玻璃布（預(yù)浸料）組成，上面鋪設(shè)了銅或鋁跡線。這些走線使用過(guò)孔、盲孔和內(nèi)部過(guò)孔連接到各個(gè)層，并連接組件及其信號(hào)、電源和接地層。

多年來(lái)，作為電子產(chǎn)品的服務(wù)盤，PWB 因振動(dòng)而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力已得到充分證明。加強(qiáng)連接點(diǎn)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(duì)于銅）之間的不同熱膨脹系數(shù) （CTE） 可能會(huì)造成嚴(yán)重破壞，如果出現(xiàn)以下情況，可能會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體受壓和破裂PWB的構(gòu)造中沒有使用正確的材料和結(jié)構(gòu)。

當(dāng)然，預(yù)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(diǎn)放在 CTE z上，因?yàn)樗侵匾淖兞俊?/p>

然而，另一個(gè)要考慮的因素是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，Tg。高于 Tg，材料膨脹率增加，可能達(dá)到 400 的 CTE。

再加上 RoHS 無(wú)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(duì)可靠 ECU 的基于 PWB 的尖端熱管理回歸基礎(chǔ)的案例。

基本材料，就是這樣。隨著他們的建設(shè)。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(yīng)用的導(dǎo)熱基材。銅包電介質(zhì)和鋁載體的組合提供了有效的散熱，并提供了主動(dòng)冷卻方法和厚膜技術(shù)的替代方案。除了高導(dǎo)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(jī)械可靠性。

可以選擇不同的電介質(zhì)來(lái)為每個(gè)應(yīng)用創(chuàng)建理想的 MCS。對(duì)于這些“l(fā)ambda 材料”，DE104、IS410、370HR 或 IS450，預(yù)浸料可用作模塊化配置的一部分。這些預(yù)浸料系統(tǒng)的熱導(dǎo)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(guò)使用特殊填料進(jìn)行改性，以獲得比標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)更高的導(dǎo)熱率。

基于 MCS 結(jié)構(gòu)的配置及其高效散熱，可以減少結(jié)構(gòu)間距并提高功率密度，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)基材難以實(shí)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(guò)薄的預(yù)浸料帶走電路中的熱量。預(yù)浸料使用專有樹脂來(lái)實(shí)現(xiàn)比標(biāo)準(zhǔn) FR4 更高的熱導(dǎo)率。（點(diǎn)擊圖片放大）

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

是呢環(huán)保局：郭婷