КОММУТАЦИОННАЯ ПЛАТА

Предлагаемое техническое решение относится к области электроники, а именно, к производству плат с высокой теплопроводностью для монтажа электронных компонентов на основе технологии получения нанопористого оксида на алюминиевой пластине методом анодирования.
В настоящее время разработчики электронных устройств стремятся к уменьшению размеров изделий, при этом мощность изделий остается прежней. Одним из побочных эффектов мощных электронных компонентов является их нагрев в процессе эксплуатации, что отрицательно сказывается на надежности и сроке службы устройства в целом.
Решить проблему охлаждения электронных компонентов можно посредством высокоэффективного теплоотвода от нагреваемой области в более прохладное место. Это достигается за счет применения радиаторов.
Тепло, выделяемое в электронном компоненте, проходит через подложку на радиатор. Далее, нагретый радиатор контактирует с воздухом и тепло передается ему, как следующему участнику системы охлаждения.
Известна технология ALOX израильской компании Micro Components Ltd., позволяющая изготавливать подложки с теплопроводностью как у керамики, но по низкой цене за счет минимального числа операций (например, отсутствия сверления). Заключается технология в превращении локальных участков тонкой алюминиевой пластины в оксид алюминия, поры в котором заполняются диэлектрическим материалом (www.newchemistry.ru).
Известен метод повышения теплоотвода электронного устройства по патенту США (US, публ.№ 2010/0252306 A1, H05K 1/00). Электронное устройство соединено с подложкой, выполненной по ALOX технологии, на которой расположены межсоединения, для получения существенного разделения тепловых и электрических путей в подложке. Основание находится в тесном контакте с радиатором, отводящим тепло от подложки во вне. Сторона основания подложки контактирует с радиатором в одной плоскости.
Недостатком данного устройства является то, что теплоотведение ограничено площадью поверхности подложки.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности является технология отвода тепла Anotherm на основе алюминиевых подложек и радиаторов, разработанная компанией Optek (http://led-e.ru/articles/svetodiod/2009_1_24.php).
В традиционной схеме теплоотвода алюминиевая подложка покрывается слоем диэлектрика, на который наносятся металлические контакты и контактные площадки. Технология Anotherm предполагает использование алюмоподложки-радиатора с плотным 50-микронным слоем анодирования. Уже поверх анодированной поверхности наносятся серебряные контакты, а светодиоды напаивают прямо на поверхность.
Прототип имеет существенные недостатки:
Радиатор не должен оксидироваться для сохранения высокой теплоотдачи в окружающую среду, поэтому его необходимо покрыть слоем защитной маски. Для этого требуется провести ряд технологических операций, связанных с затратой дорогостоящих материалов. Учитывая рельеф радиатора, предполагается, что маска наносится неравномерно, но так как маска должна покрыть всю площадь радиатора с определенной минимальной толщиной слоя покрытия, то предполагается перерасход материала. В конце технологического цикла необходимо провести технологические операции для снятия защитной маски, что опять же связано с затратой дорогостоящих материалов. Затраты возрастают с увеличением количества светодиодов, то есть с увеличением размеров радиатора.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения эффективности отвода тепла в коммутационной плате от основания к радиатору.
Поставленная задача решается тем, что в коммутационной плате, выполненной по ALOX технологии, включающей алюминиевое основание с выполненным на поверхности оксидным слоем, контактные площадки, покрытые защитной маской, проводящие дорожки, тепловую площадку, радиатор, находящийся в тесном контакте с основанием, контактирующие поверхности основания и радиатора выполнены рельефными, являются ответными частями, при установке не образуют зазора.
Выполнение контактирующих поверхностей основания и радиатора рельефными и ответными друг другу увеличивает площадь их соприкосновения, что позволяет передавать больший объем теплоты в единицу времени.
Кроме того, предлагаемое техническое решение имеет еще ряд преимуществ по сравнению с прототипом:
- защитной маской в виде равномерного слоя покрывается только нижняя сторона подложки, которая представляет собой плоскую поверхность. Соответственно, затраты на материал в разы ниже, так как алюминиевое основание в разы тоньше радиатора (используются стандартные листы алюминия);
- рельефная поверхность создается после окончания технологического процесса оксидации путем фрезерования поверхности основания подложки и радиатора.
- в отличие от прототипа существует возможность использовать стандартные радиаторы, что позволяет исключить технологические операции, связанные с изготовлением радиатора (например, литье является дороже фрезерования, что особенно ощутимо при изготовлении мелких партий).
Полезная модель поясняется чертежом:
Фиг.1 - схема поперечного сечения коммутационной платы.
Коммутационная плата состоит из алюминиевого основания (1), на поверхности которого методом анодирования выполнен оксидный слой (2), изолирующий контактные площадки (3) и проводящие дорожки (4) от алюминиевого основания. Проводящие дорожки покрыты защитной маской (5). Тепловая площадка (6) электронного компонента (на схеме не показан) находится на алюминиевом основании. В тесном контакте с основанием установлен радиатор (7). Контактирующие стороны основания и радиатора выполнены рельефными, причем, рисунок рельефа стороны основания соответствует рисунку рельефа контактирующей с основанием стороны радиатора. Возможность образования зазора при установке исключена.
Работает полезная модель следующим образом:
Теплота, образующая в процессе работы мощных электронных компонентов, передается тепловой площадке, от нее - алюминиевому основанию, и далее - радиатору. Радиатор рассеивает теплоту в окружающую среду.
Рельефный рисунок нижней стороны алюминиевого основания и соответствующий ему рельефный рисунок контактирующей с основанием стороны радиатора, увеличивают площадь их соприкосновения, что способствует увеличению скорости и объема передачи тепла.
Таким образом, реализация полезной модели решает все поставленные авторами задачи.