CN104661425A - 具有陶瓷嵌体的电路板 - Google Patents

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Abstract

指出实施成装配有电部件(200)的电路板(100)。电路板具有多个相叠地布置的带状导线平面(110，120，130)，其中分别两个相邻带状导线平面通过隔离层(190A，190B，190C，190D)相对彼此隔离。电路板其特征在于，在第一外部隔离层和第二外部隔离层之间布置具有陶瓷的热传导元件(300)。因此如此构建的电路板不仅实现热良好传导性而且实现相对电压电弧的电隔离。

Description

具有陶瓷嵌体的电路板
技术领域
本发明涉及电路板，尤其是用于容纳电配件的多层电气电路板，以及具有这样的电路板的电组件。
背景技术
为了实现可用于电或电气组合件或装置的电模块或组件，电路板装配有电或电气部件。在此电路板用于机械固定和电耦合电路板上布置的配件。电连接借助于带状导线，例如铜带状导线制造。
通常使用环氧树脂玻璃混合物作为电路板材料。在此电路板可以构建成多层的和具有多个带状导线平面或者层。由此实现了，每个带状导线平面或者层各自设置有电传导的带状导线，以此可以提高电路板上布置的配件之间的可能的电连接的数量。
带状导线平面或者层可以具有间隙或者裂隙，其通过下列方式实现不同带状导线平面上带状导线之间的电连接的制造，例如间隙或者裂隙用电传导的材料涂覆或电传导的材料布置在间隙或者裂隙中并且与要连接的带状导线电连接。
EP 0 926 929 A1描述具有多个相叠地布置的通过绝缘物质层分开的带状导线平面的多层电路板。外部绝缘物质层之间布置核衬底，其将多层电路板的热膨胀特性匹配到多层电路板上布置的部件的热膨胀特性。核衬底由钼制造。
发明内容
作为本发明的任务可以考虑，指出其特征在于更好热传导性和更好的高电压绝缘的电路板。
指出根据独立权利要求的特征的电路板和电组件。本发明的改进方案从从属权利要求以及下面描述中得出。
根据第一方面指出实施成装配有电部件的电路板。电路板具有多个相叠地布置的带状导线平面，其中分别两个相邻带状导线平面通过隔离层相对彼此隔离。电路板其特征在于，第一外部隔离层和第二外部隔离层之间布置热传导元件，其中热传导元件具有陶瓷。
电路板的基本上几何结构对应于所谓的三明治结构，其中在电路板的深度方向上电传导的层（带状导线平面）与电隔离的层（隔离层）交替。
在电路板内部，也就是在第一外部隔离层和第二外部隔离层之间的深度方向上，布置核，该核是热传导的并且由陶瓷组成。
在此电部件可以布置在第一外部表面上。热传导元件通过其特性和通过其在电路板内部的布置实现从第一外部表面和电部件到第二外部表面的热量传导，尤其是热量散发，该第二外部表面例如与第一外部表面位置相对或横向于第一外部表面布置。
陶瓷适合用于作为热传导元件使用，这是因为其除了良好热量传导特性以外通常还实现良好电压隔离，尤其是高电压隔离并且有利地具有在其刚性方面的机械特性。
因此如上述和在下面描述的电路板尤其可以有利地在高压设备中和在真空中使用。这样的场景例如在位于无空气空间中的卫星的使用领域中给出。
热能量可以在固体物质中作为热流由于温度差别(热量扩散或传导)或通过宏观的材料流(对流)从热源在热沉的方向上引出。同时热量传输还可以通过热辐射实现。
在无空气或几乎无空气的空间中热能量可以不借助于对流传输，这是因为不存在例如用于传输热量能量的空气流。因此可以在在无空气空间中使用技术和/或电装置的情况下不能通过对流实现电部件的可能需要的冷却。无空气空间中的热量传导因此限制在传导和热辐射上。
陶瓷一方面是良好热导体并且因此提供，通过传导传输热能量。另一方面陶瓷还在高电压隔离方面满足需求，使得如上述和下面所描述的电路板尤其适合用于卫星中的功率放大器中使用。
热传导元件的陶瓷可以尤其是具有比电路板的隔离层的材料更高热传导性。
根据一实施方式热传导元件具有铝氮化物。铝亚硝酸盐特征在于特别好的热传导性。
根据另一实施方式热传导元件实施成电隔离的。通常良好热导体也是电传导的。在陶瓷的情况下尤其是后者通常不是这种情况并且这个材料因此是良好热传导性和电隔离的有利组合。
根据另一实施方式热传导元件布置在隔离层的间隙中。
电路板可以构造成多层的，其中隔离层在深度方向中比带状导线更厚。如果在内部隔离层之一中提供间隙或裂隙，则热传导元件可以作为电路板的核布置，而不对电路板改变其向外可见的几何大小。此外热传导元件通过间隙在其位置上固定。间隙可以在隔离层或通过隔离层的裂隙中来加深。
间隙还可以在电路板的深度方向上在多于一个隔离层上延展。
根据另一实施方式热传导元件的第一表面在电路板的深度方向(104)上邻接第一带状导线平面。
因为第一带状导线平面通常设置有电传导的材料，该第一带状导线平面还具有高热传导性。因此热能量可以从电路板的第一表面通过带状导线平面的带状导线传导到热传导元件并且通过后者继续传输。
在一实施方式中带状导线平面的带状导线沿着热传导元件的第一表面或在其之上延伸。
根据另一实施方式热传导元件的第二表面在电路板的深度方向上邻接第二带状导线平面。
对此类似地相同的实施适用于如热传导元件的第一表面，尤其是还有关第二带状导线平面的带状导线关于第二表面的布置。
换句话说，因此可以通过第一带状导线平面的带状导线将热能量引导到热传导元件和通过第二带状导线平面的带状导线将热能量从热传导元件引出。
根据另一实施方式热传导元件在电路板的深度方向在多于一个隔离层上延伸。
根据另一方面指出在卫星中使用的电组件。电组件具有如上述和下面描述的电路板和电部件，该电部件与电路板的装配层机械和电耦合。在此热传导元件如此布置，使得其在电路板的纵向上重叠电部件。
电组件可以例如用于卫星的功率放大器，例如行波管放大器形式的功率放大器。这样的放大器由主要确定HF特性的行波管和产生供应电压、主要高电压的电源组成并且是到卫星的遥测和遥控接口。
为产生对于运行必要的高电压可以使用串联的整流器级。该整流器级包含有损耗的整流器二极管，该整流器二极管在其侧通过串联电路相对热沉（例如壳体）高电压隔离。由于空气或其他周围气体的缺少并且因此没有对流冷却的可能性，对于宇航装置必须将电部件的产生的损耗功率（也就是多余的热能量）通过电路板（也就是通过传导）和通过热辐射散发。
重叠意味着，电部件在电路板的表面上的垂直投影(称为投影面，或者限制在纵向上称为纵投影)具有与热传导元件电路板的相同表面上的垂直投影的重叠区域。
在此热传导元件可以至少部分、完全或准确重叠电传导的部件。完全重叠意味着，热传导元件具有比电部件的纵投影更大的纵投影。准确重叠意味着，这两个纵投影相同并且没有超出地重叠，也就是全等。在部分重叠的情况中纵投影可以相同或不同并且相对彼此位移。
根据一实施方式热传导元件如此布置，其在电路板的横向上重叠电部件。
在此这涉及横投影的重叠并且类似地该实施适合有关纵投影的重叠，还有关部分，完全和准确重叠。
根据另一实施方式电组件具有热耦合元件，该耦合元件与电路板的外层热耦合并且实施成，从电路板散发热量，其中热传导元件如此布置，使得其在电路板的纵向上重叠热耦合元件。
外层与装配层相对布置。因此导致来自电部件通过装配层，热传导元件，外层和热耦合元件的热流。
热耦合元件实施成，例如与电组件的壳体电，机械和热耦合。
关于热传导元件和热耦合元件的重叠在电部件和热传导元件的纵和横投影的重叠方面该实施类似地同样适合。
附图说明
下面根据所附附图更详细描述本发明的实施例。其示出:
图1是根据实施例的电路板的截面的示意性表示。
图2是根据另一实施例的电路板的截面的示意性表示。
具体实施方式
图1示出分层构建的具有多个带状导线平面180的电路板100，其作为例如由铜或铜箔制成的电传导的层实施。在分别两个在电路板的深度方向上相邻带状导线平面180之间分别布置隔离层190A，190B，190C，190D。
相邻带状导线平面之间的电连接可以例如通过层连接170建立，该层连接在电路板100的深度方向上在带状导线平面之间延伸。
电部件200与装配层110耦合。内层120具有到装配层的层距离150。层距离150对应于隔离层190A的厚度。
电部件200具有到电路板的固定鞘140的侧向延伸的隔离距离160。
在电路板100的与装配层110位置相对地布置的表面上布置外层130。
在示出实施例中电路板100具有六个隔离层。在两个在深度方向上中心布置的隔离层中布置间隙，热传导元件300位于间隙中。
热传导元件300在电路板100的深度方向上在两个隔离层上延伸。
图2示出在电路板100中从电部件200通过电路板100和热传导元件300到热耦合元件210的热流。
电路板100的纵向102在图2的绘图平面中从左向右延伸。热传导元件300在装配层上的投影在纵向上重叠电部件200在装配层上的投影。这同样适合于热传导元件300和热耦合元件210在外层130上的投影。
电路板100的深度方向104在图2的绘图平面上从上到下延伸。热流205A，205B通过箭头表示。
电路板的横向垂直于深度方向和纵向延伸，也就是进入图2的绘图平面中。
热传导元件300的第一表面302和第二表面304分别邻接在两个相邻隔离层之间的带状导线平面。
换句话说热流205A，205B可以如描述如下:通过有损耗的高电压驱动的部件200的损耗功率发射的热量可以通过装配层110和内层120和通过隔离层导入到陶瓷核300中。通过改变形成带状导线的铜箔的厚度可以控制发射的热量的有利的分散。陶瓷核传导热量到最近分散铜箔，即到第二表面304，并且到热耦合元件210，而不是在此超过预定高电压负荷或者场强连续负荷。通过考虑表面上的漏泄路径要求和与其相连的隔离距离160以及层内距离150，可以防止部件200和机械/热连接件（Anbindung）140之间的电压电弧。

Claims (10)

1. 实施成装配有电部件(200)的电路板(100)，所述电路板包括:
　多个相叠地布置的带状导线平面(110，120，130)；
　其中分别两个相邻带状导线平面通过隔离层(190A，190B，190C，190D)相对彼此隔离；
　其特征在于，
　在第一外部隔离层(190A)和第二外部隔离层(190D)之间布置热传导元件(300)；
　其中所述热传导元件(300)具有陶瓷。
2. 如权利要求1所述的电路板(100)，
　其中所述热传导元件(300)具有铝氮化物。
3. 如权利要求1或2所述的电路板(100)，
　其中所述热传导元件(300)实施成电隔离的。
4. 如上述权利要求中任一项所述的电路板(100)，
　其中所述热传导元件(300)布置在隔离层的间隙中。
5. 如上述权利要求中任一项所述的电路板(100)，
　其中热传导元件(300)的第一表面(302)在电路板的深度方向(104)上邻接第一带状导线平面。
6. 如上述权利要求中任一项所述的电路板(100)，
　其中热传导元件(300)的第二表面(304)在电路板的深度方向(104)上邻接第二带状导线平面。
7. 如上述权利要求中任一项所述的电路板(100)，
　其中所述热传导元件(300)在电路板的深度方向(104)上在多于一个隔离层上延伸。
8. 用于在卫星中使用的电组件，包括
　如权利要求1到7中任一项所述的电路板(100)；以及
　电部件(200)，其与电路板(100)的装配层(110)机械和电耦合；
　其中所述热传导元件(300)如此布置，使得其在电路板的纵向(102)上重叠电部件(200)。
9. 如权利要求8所述的电组件，
　其中所述热传导元件(300)如此布置，使得其在电路板的横向上重叠电部件(200)。
10. 如权利要求8或9所述的电组件，
　此外包括热耦合元件(210)，其与电路板的外层(130)热耦合并且实施成，散发来自电路板的热量；
　其中所述热传导元件(300)如此布置，使得其在电路板的纵向(102)上重叠热耦合元件(210)。
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