DE102014104976B4

DE102014104976B4 - Gedruckte Leiterplatinen mit Temperaturmanagementeigenschaften und diese aufweisende Temperaturmanagementvorrichtungen

Info

Publication number: DE102014104976B4
Application number: DE102014104976.4A
Authority: DE
Inventors: Ercan Mehmet DEDE; Tsuyoshi Nomura; Paul Schmalenberg; Jae Seung Lee
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: DE102014104976A1; CN104125707B; CN104125707A

Abstract

Gedruckte Leiterplatine (120) umfassend: ein Isolatorsubstrat (140); einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten elektrischen Leiter (144); einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten Wärmeleiter (142), der von dem elektrischen Leiter (144) isoliert ist; einen ersten Montagebereich (136); und einen zweiten Montagebereich (138), wobei das Isolatorsubstrat (140) und der Wärmeleiter (142) angeordnet sind in: einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich (138), wobei der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Anordnung mit dem Wärmeleiter (142) einschließt, der den zweiten Montagebereich (138) vollständig umgibt, und einem Hauptbereich in Positionen, die einen Abstand zum zweiten Montagebereich (138) aufweisen, wobei der Hauptbereich eine Gitteranordnung aus dem Wärmeleiter (142) besitzt, der sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter (142) des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Temperaturmanagementvorrichtungen und insbesondere Temperaturmanagementvorrichtungen, die eine gedruckte Leiterplatine mit Temperaturmanagementeigenschaften einschließen.
HINTERGRUND
Im Allgemeinen erzeugen elektrische Komponenten Wärme als Nebenprodukt ihrer Aktion. Jedoch kann eine Zunahme der Wärmeerzeugung nachteilig für die Wirkungsweise und das Aktionsergebnis elektrischer Komponenten sein. Die durch die Aktion der elektrischen Komponenten erzeuge Wärme wird deshalb in deren Umgebung abgeführt. Bei einigen Anwendungen können wärmeempfindliche elektrische Komponenten in Positionen angeordnet sein, in denen Wärme von anderen elektrischen Komponenten die Aktion dieser wärmeempfindlichen elektrischen Komponenten ungünstig beeinflußt.
Demgemäß können Temperaturmanagementvorrichtungen erwünscht sein, die den Fluß der thermischen Energie beeinflussen.
Beispielhafte Leiterplatinen die Einrichtungen aufweisen, um den Wärmeeffekt auf temperaturempfindliche Bauelemente zu senken, sind Gegenstand der DE 11 2008 003 664 T5 , der US 6,331,678 B1 , der US 6,184,478 B1 , der JP 2005-223078 A und der JP 2001-221486 A .
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer Ausführungsform schließt eine gedruckte Leiterplatine ein Isolatorsubstrat, einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat eingebetteten elektrischen Leiter und einen wenigstens teilweise in das Isolatorsubstrat eingebetteten Wärmeleiter ein, der von dem elektrischen Leiter isoliert ist. Die gedruckte Leiterplatine schließt auch einen ersten Montagebereich und einen zweiten Montagebereich ein. Das Isolatorsubstrat und der Wärmeleiter sind angeordnet in: einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich, wobei der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Anordnung mit dem Wärmeleiter einschließt, der den zweiten Montagebereich vollständig umgibt, und in einem Hauptbereich in Positionen, die einen Abstand zum zweiten Montagebereich aufweisen wobei der Hauptbereich eine Gitteranordnung aus dem Wärmeleiter besitzt, der sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs befindet.
Bei einer anderen Ausführungsform schließt eine Platinenanordnung eine gedruckte Leiterplatine mit einem Isolatorsubstrat ein, einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat eingebetteten elektrischen Leiter, einen zweiten Montagebereich in elektrischer Kontinuität mit dem elektrischen Leiter; einen ersten Montagebereich in elektrischer Kontinuität mit dem elektrischen Leiter, und einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat eingebetteten Wärmeleiter, der von dem elektrischen Leiter isoliert ist. Die Platinenanordnung schließt außerdem eine mit dem zweiten Montagebereich gekoppelte zweite Komponente ein und eine mit dem ersten Montagebereich gekoppelte erste Komponente. Das Isolatorsubstrat und der Wärmeleiter sind angeordnet in: einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich, wobei der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Anordnung mit dem Wärmeleiter einschließt, der den zweiten Montagebereich vollständig umgibt, und einem Hauptbereich in Positionen, die einen Abstand zum zweiten Montagebereich aufweisen, wobei der Hauptbereich eine Gitteranordnung aus dem Wärmeleiter besitzt, der sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs befindet.
Bei einer anderen gedruckte Leiterplatine bzw. Ausführungsform schließt eine Temperaturmanagementvorrichtung eine Platine mit gedruckter Schaltung ein, die ein Isolatorsubstrat, einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat eingebetteten elektrischen Leiter und einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat eingebetteten Wärmeleiter, der von dem elektrischen Leiter isoliert ist eine mit der gedruckte Leiterplatine gekoppelte erste Komponente und eine mit der gedruckten Leiterplatine gekoppelte und entfernt von der ersten Komponente positionierte, zweite Komponente aufweist. Die gedruckte Leiterplatine bringt die erste Komponente und die zweite Komponente miteinander in thermische Kontinuität, und der Wärmeleiter und das Isolatorsubstrat sind angeordnet in: einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe der ersten Komponente, wobei der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Anordnung mit dem Wärmeleiter einschließt, der den zweiten Montagebereich vollständig umgibt, und einem Hauptbereich nahe der zweiten Komponente, wobei der Hauptbereich eine Gitteranordnung aus dem Wärmeleiter besitzt, der sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs befindet.
Diese und weitere durch die Ausführungsformen vorgesehene und hierin beschriebene Merkmale werden angesichts der folgenden, detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen vollständiger verstanden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sind ihrer Natur nach erläuternd und beispielhaft und sind nicht als Abgrenzung des in den Ansprüchen definieren Anmeldungsgegenstands beabsichtigt. Die folgende detaillierte Beschreibung der erläuternden Ausführungsbeispiele kann verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und in denen:
1 eine schematische, seitliche, perspektivische Ansicht einer Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung ist, die eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen besitzt;
2 eine schematische Draufsicht auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung ist, die ein gedruckte Leiterplatine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen besitzt;
3 eine schematische Seitenansicht auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung ist, die eine gedruckte Leiterplatine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen besitzt;
4 eine schematische Schnittansicht von vorn auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung mit einer gedruckte Leiterplatine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen längs der Linie A-A in 3 ist;
5 eine schematische, detaillierte Draufsicht ist auf eine Platinenanordnung gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen;
6 eine schematische, detaillierte Draufsicht ist auf eine Platinenanordnung gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen;
7 eine schematische, detaillierte Draufsicht ist auf eine Platinenanordnung gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen;
8 eine schematische Draufsicht ist auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung, die eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen besitzt.
9 eine schematische Seitenansicht auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung ist, die eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen besitzt;
10 eine schematische Schnittansicht von vorn auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung mit einer gedruckten Leiterplatine bzw. Platine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen längs der Linie B-B in 9 ist;
11 eine schematische Draufsicht ist auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung, die eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen besitzt;
12 eine schematische Frontansicht einer Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung mit einer gedruckten Leiterplatine bzw. Platine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen ist;
13 eine schematische Seitenansicht auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung ist, die eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen besitzt; und
14 eine schematische Schnittansicht von vorn auf eine Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung mit einer gedruckten Leiterplatine gemäß einer oder mehrerer hier gezeigter oder beschriebener Ausführungsformen längs der Linie C-C in 13 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf Ausführungsformen von Managementvorrichtungen für die Wärmeübertragung, die konstruktive Merkmale aufweisen, die die Wärmeströmung längs der Managementvorrichtungen für die Wärmeübertragung ausrichten. Die Managementvorrichtungen für die Wärmeübertragung schließen eine gedruckte Leiterplatine ein, die ein Isolatorsubstrat und einen wenigstens teilweise in das Isolatorsubstrat eingebetteten Wärmeleiter besitzt. Der Wärmeleiter ist relativ zu auf der Platine positionierten elektronischen Komponenten angeordnet. Der Wärmeleiter richtet die Wärmeenergie längs der gedruckten Leiterplatine in einer Richtung und/oder in einem Verhältnis (rate) aus, die bzw. das sich von der Richtung und/oder dem Verhältnis des Wärmeflusses längs eines isotropen Substrats unterscheidet. Indem man eine gedruckte Leiterplatine in einer anisotropen Anordnung vorsieht, kann die Wärmeenergie in eine Richtung bzw. in ein Verhältnis gebracht werden, das die Aktion der mit der gedruckten Leiterplatine gekoppelten elektrischen Komponenten verbessert. Verschiedene Ausführungsformen der Managementvorrichtungen für die Wärmeübertragung werden hier mehr im Detail beschrieben.
Indem nun auf 1 Bezug genommen wird, wird eine Ausführungsform der Managementvorrichtung 100 für die Wärmeübertragung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist die Managementvorrichtung 100 für die Wärmeübertragung eine Platinenanordnung 110, die eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine 120, eine mit der Platine 120 gekoppelte, wärmeunempfindliche Komponente 112 und eine mit der Platine 120 gekoppelte, temperatursensitive Komponente 114 einschließt. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch eine Mehrzahl von elektrischen Komponenten 116 einschließen, die mit der Platine 120 gekoppelt sind. Die Managementvorrichtung 100 für die Wärmeübertragung kann auch eine mit der Platine 120 gekoppelte Wärmesenke 118 einschließen, die geeignet ist, die Wärmeenergie in die Umgebung abzuführen.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform kann die wärmeunempfindliche Komponente 112 eine Leistungselektronik-Vorrichtung sein, die als Nebenprodukt ihrer Aktion Wärme erzeugt. Die wärmeunempfindliche Komponente 112 kann eine Vielfalt von elektronischen Vorrichtungen sein, die beispielsweise integriere Schaltungen, Computerzentraleinheiten, Grafikprozessoren, Chipsätze und dergleichen einschließen. Bei einigen Ausführungsformen kann die wärmeunempfindliche Komponente 112 eine Leistungshalbleitervorrichtung sein, wie jene, die bei Leistungsinvertern, Spannungsrichtern, Spannungsreglern, und dergleichen angewandt werden. Beispielhafte Leistungshalbleitervorrichtungen schließen bipolare Isolierschichtleistungstransistoren, Metalloxid-Feldeffekttransistoren und dergleichen ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Bei anderen Ausführungsformen kann die wärmeunempfindliche Komponente 112 einen Elektromotor oder Generator einschließen. Im Betrieb erzeugt die wärmeunempfindliche Komponente 112 im Allgemeinen Wärme als Abfallprodukt der bestimmungsgemäßen Aktion der wärmeunempfindlichen Komponente 112. Die von der wärmeunempfindliche Komponente 112 in der Managementvorrichtung für die Wärmeübertragung erzeugte Wärme ist im Allgemeinen unerwünscht, weil elektrische Komponenten bei Überhitzung für thermisch verursachte Fehlfunktionen oder dauerhafte Störungen anfällig sind. Nichtsdestoweniger wird die wärmeunempfindliche Komponente 112 fortfahren, in einem breiten Temperaturband zu agieren.
Außerdem kann bei der in 1 dargestellten Ausführungsform die temperatursensitive Komponente 114 aus einer Vielfalt von temperatursensitiven elektronischen Vorrichtungen ausgewählt werden, wie beispielsweise ein Planarkoppler, ein Induktor/Transformator, ein High-Q-Resonator, ein Detektor, ein stromempfindlicher Widerstand, ein Kristalloszillator, eine ausgerichtete optische Komponente, oder ein Mensch-Maschine-Steuerknopf. Aktionen der temperatursensitiven Komponente 114 können nachteilig durch Wärmeenergie beeinflußt werden, die von der wärmeunempfindlichen Komponente 112 erzeugt wird. Alternativ kann bei anderen Ausführungsformen die temperatursensitive Komponente 114 eine temperatursensitive elektronische Vorrichtung sein, die bei erhöhter Effizienz mit erhöhter thermischer Energie arbeitet, beispielsweise ein thermo-elektrischer Generator oder ein piezo-elektrisches Gebläse. Bei noch anderen Ausführungsformen kann die temperatursensitive Komponente 114 eine thermomechanische Vorrichtung sein, die bei erhöhter Effizienz mit erhöhter thermischer Energie arbeitet, beispielsweise ein mehrphasiges Heizrohr bzw. eine mehrphasige Heatpipe, eine konvektive Wärmesenke und dergleichen. Eine gegen solche temperatursensitive Komponenten 114 gerichtete Wärmeenergie kann den Wirkungsgrad der temperatursensitive Komponenten 114 erhöhen. Demgemäß schließt die Platine 120 zur Steuerung der Temperatur der mit der Platine 120 verbundenen temperatursensitiven Komponenten 114 eine Mehrzahl von Merkmalen für das Management der Wärmeübertragung ein, die die Richtung und/oder Intensität des Wärmeflusses modifizieren, der längs der Platine 120 fließt.
Indem nun auf die 2 bis 4 Bezug genommen wird, schließt die dargestellte Managementvorrichtung 100 für die Wärmeübertragung eine Platine 120 ein, das ein Isolatorsubstrat 140 einschließt, einen thermischen Leiter 142, der zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat 140 eingebettet ist, und einen elektrischen Leiter 144, der zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat 140 eingebettet ist. Die Platine 120 schließt auch wenigstens ein Modul 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente ein, deren jedes mit der Platine 120 gekoppelt ist. Die Module 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente sehen eine elektrische Verbindung zwischen der entsprechenden temperaturunempfindlichen oder temperatursensitiven Komponente 112, 114 und dem elektrischen Leiter 144 vor, der in die Platine 120 eingebunden ist. Eine Mehrzahl von elektronischen Anschlüssen kann sich, wie konventionell bekannt, in einer Reihe von Bohrungen durch das Isolatorsubstrat 140 von den Modulen 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente zum elektrischen Leiter 144 erstrecken. Die Module 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente können die entsprechende wärmeunempfindliche oder temperatursensitive Komponente 112, 114 durch einen Schnappanschluß, oder durch Anbringung eines verriegelnden Befestigungskragens oder durch eine Wärmefalle (thermal pad) (nicht gezeigt) befestigen. Bei anderen Ausführungsformen können die wärmeunempfindlichen oder temperatursensitiven Komponenten 112, 114 beispielsweise durch Löten oder Schweißen mit der Platine 120 gekoppelt und in elektrischer Verbindung mit dem elektrischen Leiter 144 positioniert werden.
Bei den in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen schließt die gedruckte Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 den Wärmeleiter 142 und den elektrischen Leiter 144 ein, die so positioniert sind, daß sie wenigstens teilweise in das Isolatorsubstrat 140 eingebettet sind. Der Wärmeleiter 142 kann aus einer Vielfalt von Materialien mit hohen Wärmeleitungseigenschaften, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, und Legierungen davon einschließend, ausgewählt werden. Der Wärmeleiter 142 kann einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten k_c aufweisen, der größer ist als der Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten k_i des Isolatorsubstrats 140, wobei k_c auch wenigstens eine Größenordnung größer ist als k_i. In ähnlicher Weise kann der elektrische Leiter 144 aus einer Vielfalt von Materialien ausgewählt werden, die hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen und die beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, und Legierungen davon, einschließen. Das Isolatorsubstrat 140 kann aus jeder Vielfalt von Materialien ausgewählt werden, die eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzen, z. B. Kunststoffe, wie beispielsweise Polypropylen, Polyester, Nylon, Epoxidharz und dergleichen, die mit Kohlenstoff- oder Glasfaserverstärkungen versehen werden können. Bei einer Ausführungsform kann das Isolatorsubstrat 140 aus FR-4 gefertigt sein, das ein glasfaserverstärktes Epoxidharz ist. Das Isolatorsubstrat 140 hat einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten k_i, der geringer ist als der Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten k_c des Wärmeleiters.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt, schließt die Ausführungsform der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 einen Hauptbereich 132 seiner Masse ein, die ein Gitter aus miteinander verbundenen Drähten enthält, das zumindest teilweise längs einer Seite des Isolatorsubstrats 140 eingebetet ist. Das Gitter des Wärmeleiters 142 im Hauptbereich 132 ist im Allgemeinen in einer Ausrichtung angeordnet, die es fördert, daß die in der wärmeunempfindlichen Komponente 112 erzeugte Wärme in Richtung auf die Wärmesenke 118 abfließt. Bei der dargestellten Ausführungsform schließt das Gitter eine Mehrzahl von quadratischen Zellen ein, die durch den Wärmeleiter 12 definiert werden. Es sollte verstanden werden, daß verschiedene Gestaltungen solcher Gitter, einschließlich solcher mit verschiedenen polygonalen Formen, Breiten, Tiefen und Längen in die gedruckte Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 eingebaut werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Bei der dargestellten Ausführungsform schließt das Gitter des Wärmeleiters 142 Drähte ein, die sich in der Hauptrichtung 90 von der wärmeunempfindlichen Komponente 112 zur Wärmesenke 118 und in einer Querrichtung 92 quer zur Hauptrichtung 90 von der wärmeunempfindlichen Komponente 112 zur Wärmesenke 118 erstrecken. Durch Leitung der Wärmeenergie in der Querrichtung 92 kann ein erhöhter Anteil des Wärmeleiters 142 benutzt werden, um Wärmeenergie der Wärmesenke 118 zuzuleiten, was die Wirkungskraft der gedruckte Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 verstärken kann, die Wärme von der wärmeunempfindlichen Komponente 112 zur Wärmesenke 118 und in die Umgebung abzuleiten.
Die gedruckte Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 schließt auch einen als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 ein, der in der Nähe der temperatursensitiven Komponente 114 positioniert ist. Der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 130 schließt eine Anordnung mit dem Wärmeleiter 142 des Hauptbereichs 132 ein, der die temperatursensitive Komponente 114 umgibt. Der Wärmeleiter 142 des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 kann sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter 142 des Hauptbereichs 132 befinden, so daß der Wärmefluß leicht längs des Wärmeleiters 142 zwischen dem Hauptbereich 132 und dem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 stattfindet. Die thermische Kontinuität zwischen dem Wärmeleiter 142 des Hauptbereichs 132 und dem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 kann durch Auswerten der elektrischen Kontinuität zwischen dem Hauptbereich 132 und dem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 für Wärmeleiter 142, die auch elektrisch leitend sind, verifiziert werden. Bei diesen Ausführungsformen können der Hauptbereich 132 und der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 130 den Wärmefluß von der temperatursensitiven Komponente 114 weglenken. Der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 130 modifiziert die Wärmeleitfähigkeit und/oder die Wärmekapazität der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 an Positionen, die dem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 benachbart sind, während im Allgemeinen die leitende Wärmeübertragung an Positionen entfernt von dem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 aufrechterhalten wird. Durch Modifizierung der Wärmeleitfähigkeit der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 kann der stabile Zustand der Wärmeüberragung längs der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 gesteuert werden. In ähnlicher Weise kann durch Modifizierung der Wärmekapazität der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 ein vorübergehendes thermisches Ansprechen der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 auf den Wärmefluß gesteuert werden.
Verschiedene Ausführungsformen des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130, 230, 330 sind mit größerem Detail in den 5 bis 7 dargestellt. Während die hier dargestellten, als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 130, 230, 330 im Allgemeinen eine kreisförmige Gestalt aufweisen, sollte verstanden werden, daß nicht beabsichtigt ist, Ausführungsformen der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 130, 230, 330 gemäß der vorliegenden Offenbarung hinsichtlich ihrer geometrischen Form zu beschränken. Demgemäß können verschiedene Ausführungsformen der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 130, 230, 330 eine Vielfalt an Formen und Gestaltungen aufweisen. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform schließt der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 130 Merkmale des thermischen Managements ein, die durch eine zusammengesetzte Struktur des Wärmeleiters 142 und des Isolatorsubstrats 140 definiert sind, wobei der Wärmeleiter 142 in konzentrischen Ringen 150 angeordnet ist, die einen Montagebereich 138 für eine temperatursensitive Komponente einkapseln, die hier das zweite Modul 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente ist. Die Ringe 150 der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 130 sind frei von gegenseitigen Überschneidungen und sind von einander durch Isolatorsubstrat 140 getrennt. Der äußerste Ring 150 kann in thermischer Verbindung mit dem Wärmeleitergitter 142 stehen, das sich längs des Isolatorsubstrats 140 im Hauptbereich 132 erstreckt.
Die Ringe 150 des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 führen die Wärmeenergie längs der Ringe 150, während der Wärmefluß durch den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 abnimmt. Demgemäß kann der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 130 die Menge der in die temperatursensitive Komponente 114 fließenden Wärmeenergie reduzieren. Als solche kann der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 130 die temperatursensitive Komponente 114 gegen den Wärmefluß abdecken, der andernfalls längs der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 geleitet ist. Die Einfügung des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 kann bei Anwendungen nützlich sein, bei welchen die temperatursensitive Komponente 114 auf die Temperatur reagiert, bei der sie betrieben wird, und/oder auf zeitliche Temperaturänderungen über die Abmessungen der temperatursensitiven Komponente 114. Die Ringe 150 des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 können den Temperaturabfall reduzieren, der über den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 in der Hauptrichtung 90 des Wärmeflusses evaluiert wird. Die Reduzierung des Temperaturabfalls und die entsprechende Reduzierung des Wärmeflusses, der über den als Ziel gesetzten Wärmetragungsbereich 130, fließt, kann ein Ausmaß der Wärmeisolation der temperatursensitive Komponente 114 gegenüber der wärmeunempfindliche Komponente 112 bewirken, während die elektrische Kontinuität in der Platine 120 aufrechterhalten wird.
Der in 5 dargestellte, als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 130 kann einen im Allgemeinen isothermischen Bereich in der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 durch Aufrechterhaltung gleichmäßiger Temperaturen über den Montagebereich 138 der temperatursensitiven Komponente hinweg erzeugen, wenn andernfalls ein Temperaturgradient auf der gedruckte Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 aufrecherhalten wird. Der isothermische Bereich kann deshalb indikativ sein für eine reduzierte Temperaturänderung im als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130, die für die wärmeempfindlichen elektrischen Komponenten von Vorteil ist, die sich nachteilig verhalten, wenn sie Temperaturgradienten ausgesetzt werden.
Die Merkmale des Wärmemanagements des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs, hier der Ringe 150, können so gewählt werden, daß die effektive Wärmeleitfähigkeit des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 jenem des Hauptbereichs 132 ähnlich sind. Dies kann durch einen Vergleich des reduzierten durchschnittlichen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 und des Hauptbereichs 132 (d. h. k_b = f·k_c + (1 – f)·k_s) evaluiert werden, wobei k_b der reduzierte durchschnittliche Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Hauptbereichs 132 ist, k_c der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Wärmeleiters 142, k_s der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Isolatorsubstrats 140, und f der Volumenanteil des Wärmeleiters 142 innerhalb des Hauptbereichs 132. Außerdem kann sich bei einigen Ausführungsbeispielen die Breite und Tiefe der Ringe 150 relativ zu einander und/oder längs ihrer Länge verändern, um die Wärmekapazität des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 zu verändern. Bei einigen Ausführungsformen liegt die effektive Wärmeleitfähigkeit des als Ziel gesetzten Wärmetragungsbereichs 130 innerhalb von etwa 10% der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Hauptbereichs 132. Bei anderen Ausführungsformen liegt die effektive Wärmeleitfähigkeit des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 innerhalb von etwa 5% der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Hauptbereichs 132. Bei noch anderen Ausführungsformen ist die effektive Wärmeleitfähigkeit des als Ziel gesetzten Wärmebertragungsbereichs 130 annähernd gleich der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Hauptbereichs 132. Eine Minimierung der Differenz zwischen den effektiven Wärmeleitfähigkeiten des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 und des Hauptbereichs 132 kann die Unterbrechung des Wärmeflusses in Positionen reduzieren, die von dem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 beabstandet sind.
Indem nun auf 6 Bezug genommen wird, wird eine andere Ausführungsform des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 230 erläutert. Der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 230 schließt eine zusammengesetzte Konstruktion des Wärmeleiters 142 und des Isolatorsubstrats 140 ein, wobei der Wärmeleiter 142 in Ringen 150 angeordnet ist, die einen Montagebereich 138 für eine temperatursensitive Komponente einkapseln, die hier das zweite Modul 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente ist, sowie eine Mehrzahl von Speichen 152, die sich radial zwischen den konzentrischen Ringen 150 erstrecken, um sie in thermische Kontinuität miteinander zu bringen. Während die in 6 dargestellten Speichen 152 in radialer Richtung angeordnet sind, ist zu verstehen, daß die Speichen 152 in einer Vielzahl von Gestaltungen entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anwendung angeordnet werden können. Der äußerste Ring 150 kann in thermischer Verbindung mit dem Wärmeleitergitter 142 stehen, das sich längs des Isolatorsubstrats 140 erstreckt.
Die konzentrischen Ringe 150 und die Speichen 152 des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 230 richten den Wärmefluß längs der Speichen 152 und den Ringen 150 aus, so daß der Wärmefluß durch den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 zunimmt, im Vergleich mit dem Hauptbereich 132 der gedruckte Leiterplatinen 120 bzw. Platine 120, der den Wärmeleiter 142 und das Isolatorsubstrat 140 in gitterartiger Anordnung umfasst. Bei dieser Ausführungsform kapselt der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 230 den Montagebereich 138 für die temperatursensitive Komponente ein, während der Wärmeleiter 142 in der gitterartigen Anordnung um den Montagebereich 136 der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 für die temperaturunempfindliche Komponente positioniert ist. Demgemäß kann der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 230 den in die temperatursensitive Komponente 114 einströmenden Wärmefluß erhöhen. Als solcher kann der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 230 die Wärmeenergie in Richtung auf die temperatursensitive Komponente 114 konzentrieren. Die Einbeziehung des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 230 kann bei Anwendungen nützlich sein, bei denen die temperatursensitive Komponente 114 mit verbesserter Effizienz mit erhöhten Temperaturgradienten funktioniert, beispielsweise mit thermoelektrischen Komponenten. Die Speichen 152 zwischen den konzentrischen Ringen 150 des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 230 können den Temperaturabfall, der über den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 230 in der Hauptrichtung 90 des Wärmeflusses evaluiert wird, erhöhen. Die Zunahme des Temperaturabfalls und die entsprechende Zunahme des über den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 230 gelenkten Wärmeflusses kann eine thermische Verstärkung der temperatursensitiven Komponente 114 durch von der temperaturunempfindlichen Komponente 112 erzeugte Wärme bewirken, während innerhalb der Platine 120 elektrische Kontinuität aufrechterhalten wird.
Indem jetzt auf 7 Bezug genommen wird, wird noch eine weitere Ausführungsform des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 330 beschrieben. Der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 330 schließt eine zusammengesetzte Konstruktion aus dem Wärmeleiter 142 und dem Isolatorsubstrat 140 ein, wobei der Wärmeleiter 142 in Form einer Mehrzahl von Speichen 154 angeordnet ist, die sich in spiraliger Ausrichtung erstrecken, um einen Montagebereich 138 für eine temperatursensitive Komponente einzukapseln, die hier das zweite Modul 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente ist. Während die in 7 gezeigten Speichen 154 in einer spiraligen Ausrichtung angeordnet sind, in der der Radius der Speiche 154 mit zunehmender Entfernung vom gitterähnlichen Bereich abnimmt, sollte verstanden werden, daß die Speichen 154 in einer Vielfalt von Gestaltungen angeordnet werden können, die von den Anforderungen der Anwendung abhängig sind.
Die Speichen 154 des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 330 leiten die Wärmeenergie längs der Speichen 154 und weg davon, sich in linearer Richtung durch den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 330 zu bewegen, so daß die in die Richtung der Speichen 154 in den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 330 eingeleitete Wärmeenergie gewendet wird, um der Richtung der Speichen 154 zu folgen. Als solche kann der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 330 Wärmeenergie um die temperatursensitive Komponente 114 leiten, wodurch die Förderrichtung der Wärmeenergie innerhalb des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 330 gewendet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 330 den Wärmefluß derart wenden, daß der Temperaturabfall, der längs dem Inneren des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 330 dem Montagebereich 138 für die temperatursensitive Komponente benachbart evaluiert wird, gegenüber dem Temperaturabfall umgekehrt wird, der längs dem Äußeren des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 330 evaluiert wird. Die Einbeziehung des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 330 kann von Nutzen sein bei Anwendungen, bei denen die temperatursensitive Komponente 114 mit verbesserter Effizienz funktioniert, wenn Wärme in eine bestimmte Richtung fließt. Die Abnahme des Temperaturabfalls und die entsprechende Abnahme des über den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 330 geleiteten Wärmeflusses können einen Beitrag zur Wärmeisolation der temperatursensitiven Komponente 114 durch von der wärmeunempfindlichen Komponente 112 erzeugte Wärme veranlassen, während die elektrische Kontinuität innerhalb der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 aufrechterhalten bleibt.
Die Einbeziehung der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 130, 230, 330 gemäß der vorliegenden Offenbarung in die gedruckten Leiterplatinen 120 bzw. Platinen 120 kann die Modifizierung der leitenden Wärmeübertragung längs der Oberfläche der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 zulassen. Wenn Ausführungsformen von elektrischen Platinenanordnungen elektrische Komponenten einschließen, die, wie oben diskutiert, nachteilig reagieren, wenn sie erhöhten Temperaturen oder hohen Temperaturgradienten ausgesetzt werden, können als Ziel gesetzte Wärmeübertragungszonenbereiche erwünscht sein, die die elektrischen Komponenten gegenüber dem Wärmefluß abschirmen oder den Wärmefluß wenden, um die Einleitung von Wärme in die elektrischen Komponenten zu reduzieren. Bei diesen Ausführungsformen kann die Einfügung einer als Ziel gesetzten Wärmeübertragungszone die Anbringung einer temperatursensitiven Komponente an der Platine für die elektrische Kontinuität ermöglichen, während irgendwelche Auswirkungen erhöhter Temperatur auf die temperatursensitiven elektrischen Komponenten minimiert werden. Außerdem können, wie vorstehend vermerkt, die als Ziel gesetzten Wärmeübertragungszonen mit anderen geometrischen Formen gestaltet werden, um die thermische Umgebung längs der Platinen so auszubilden, daß sie die temperatursensitiven Komponenten umgeben.
In ähnlicher Weise können bei elektrischen Komponenten, die bei erhöhten Temperaturen mit erhöhter Effizienz wirken, Ausführungsformen der Platinenanordnung als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereiche enthalten, die den Wärmefluß in Richtung auf die elektrische Komponente fokussieren, wodurch die die elektrische Komponente umgebende Temperatur erhöht wird. Bei diesen Ausführungsformen kann die Temperatursteigerung die Effizienz der temperatursensitiven elektrischen Komponente verbessern. Demgemäß kann durch die Fokussierung der Wärmeenergie auf die temperatursensitive elektrische Komponente eine verbessere Effizienz realisiert werden.
Indem wieder auf die 2 bis 4 Bezug genommen wird, sollte verstanden werden, daß der elektrische Leiter 144 und das Isolatorsubstrat 140 Wärmeenergie zusätzlich zu der durch den Wärmeleiter 142 transportierten Wärmeenergie zur wärmeunempfindlichen Komponente 112 in Richtung auf die Wärmesenke 118 und/oder die temperatursensitive Komponente 114 transportieren. Jedoch kann der Wärmeleiter 142 (auf der Basis der Wärmeleitfähigkeit, der Breite und der Dicke des Wärmeleiters 142) eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die größer ist als die Wärmeleitfähigkeit des Isolatorsubstrats 140 und des elektrischen Leiters 144. Weil die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleiters 142 größer ist als jene des Isolatorsubstrats 140 und des elektrischen Leiters 144, kann ein wesentlicher Anteil der von der wärmeunempfindlichen Komponente 112 ausgegebenen Wärme durch den Wärmeleiter 142 geleitet werden. Besondere Gestaltungen der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können zur Position, Dimensionierung und der Wärmeleitfähigkeit des Isolatorsubstrats 140 und des elektrischen Leiters 144 beitragen, wenn die Position des Wärmeleiters 142 festgestellt wird. Demgemäß kann die Gestaltung der gedruckten Leiterplatine 120 bzw. Platine 120 sowohl zur thermischen Dissipation als auch zur elektrischen Kontinuität der verschiedenen elektrischen Komponenten der Platinenanordnung 110 beitragen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Wärmeleiter die wärmeunempfindliche Komponente in elektrische Kontinuität mit der temperatursensitiven Komponente bringen, so daß kein zusätzlicher elektrischer Leiter in der Platine erforderlich ist. Bei diesen Ausführungsformen ist der Wärmeleiter so gestaltet, daß er die Fließrichtung des Wärmeflusses längs der Platine ausrichtet, während gleichzeitig die elektrische Kontinuität zwischen an der Platine angebrachten Komponenten, einschließlich beispielsweise die temperatursensitive Komponente und die wärmeunempfindliche Komponente, aufrechterhalten wird. Bei solchen Ausführungsformen leitet der Wärmeleiter deshalb sowohl die Wärme- als auch die elektrische Energie.
Indem nun auf die 8 bis 10 Bezug genommen wird, wird eine andere Ausführungsform der Vorrichtung 400 für das Management der Wärmeübertragung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform schließt die Vorrichtung 400 für das Management der Wärmeübertragung eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine 420 ein, die eine Mehrzahl von Laminaten 422, 424 aufweist. Bei der in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform schließt die Platine 420 ein erstes Laminat 422 und ein zweites Laminat 424 ein. Es sollte verstanden werden, daß gedruckte Leiterplatinen bzw. Platinen 420 gemäß der vorliegenden Offenbarung jede beliebige Anzahl von Laminaten entsprechend den Bedürfnissen der Anwendung umfassen können. Das erste Laminat 422 schließt ein erstes Modul 122 zur Anbringung einer elektronischen Komponente und ein zweites Modul 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente ein, an denen eine wärmeunempfindliche Komponente 112 bzw. eine temperatursensitive Komponente 114 angekoppelt werden kann. Das erste Laminat 422 der gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 schließt auch eine Mehrzahl von elektrischen Leitern 144 ein, die wenigstens teilweise in das Isolatorsubstrat eingebettet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die elektrischen Leiter 144 längs einer Innenfläche des ersten Laminats 422 gegenüber dem ersten und zweiten Montagemodul 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente positioniert. Die Module 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente werden in elektrischer Kontinuität mit den elektrischen Leitern 144 gehalten. Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich eine Mehrzahl von elektronischen Anschlüssen 444 vom ersten und zweiten Module 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente zu den elektrischen Leitern 144 und bringt die ersten und zweiten Module 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente in elektrische Kontinuität mit den elektrischen Leitern 144.
Das erste Laminat 422 schließt auch einen eingebetteten Wärmeleier 442 ein. Der eingebettete Wärmeleiter 442 ist zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat 140 eingebettet und elektrisch vom elektrischen Leiter 144 isoliert. Bei der in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform weist der eingebettete Wärmeleiter 442 einen Abstand von der Außenfläche des ersten Laminats 422 auf, längs welcher die ersten und zweiten Module 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente positioniert sind. Der eingebettete Wärmeleiter 442 ist gegenüber den ersten und zweiten Modulen 122, 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente längs der Innenfläche des ersten Laminats 422 exponiert.
Das zweite Laminat 424 schließt ein Isolatorsubstrat 440 und einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat 440 eingebetteten Wärmeleiter 142 ein. Bei der in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform ist der Wärmeleiter 142 längs der Oberfläche des zweiten Laminats 424 positioniert. Der Wärmeleiter 142 kann in einer Vielfalt von Gestaltungen angeordnet sein, einschließlich einer Positionierung in einem Gitter ähnlich jenem, das oben in Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben ist. Der Wärmeleiter 142 ist so positioniert, daß er einen Abstand vom elektrischen Leiter 144 aufweist, so daß der Wärmeleiter 142 und der elektrische Leiter 144 von einander elektrisch isoliert bleiben. Der Wärmeleiter 142 steht in wärmeleitender Verbindung mit dem eingebetteten Wärmeleiter 442 des ersten Laminats 422.
Das zweite Laminat 424 schließt ebenfalls einen als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 ein, der zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat 440 des zweiten Laminats 424 eingebettet ist. In ähnlicher Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 kann der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 130 die örtliche Wärmeleitfähigkeit der gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 modifizieren, um den Wärmefluß zu gestalten, der längs der gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 geleitet wird. Ausführungsformen der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 130 können die temperatursensitiven Komponenten 114 gegenüber der Wärmeenergie abschirmen, die durch die wärmeunempfindlichen Komponenten 112 erzeugt wird, oder kann die Wärmeenergie von der wärmeunempfindliche Komponente 112 in Richtung auf die temperatursensitive Komponente 114 fokussieren.
Elektrische Signale werden über die elektrischen Leiter 144 von der wärmeunempfindlichen Komponente 112 ausgesandt oder dieser zugeführt. Durch die wärmeunempfindlichen Komponente 112 erzeugte Wärme wird in das erste Laminat 422 der gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 geleitet. Ein wesentlicher Anteil der durch die wärmeunempfindliche Komponente 112 erzeugten Wärmeenergie wird in den eingebetteten Wärmeleiter 442 des ersten Laminats 422 geleitet. Wärmeenergie wird längs der gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 vom eingebetteten Wärmeleiter 442 zum Wärmeleiter 142 des zweiten Laminats 424 längs eines Wärmepfads in Richtung auf die Wärmesenke 118 und/oder der temperatursensitiven Komponente 114 geleitet. Wärmeenergie von der wärmeunempfindliche Komponente 112 wird wahlweise auf der Basis der Gestaltung des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 130 gegenüber der temperatursensitiven Komponente 114 abgeschirmt, in Richtung auf sie fokussiert oder in Bezug auf sie geleitet.
Es sollte verstanden werden, daß eine Vielfalt von Gestaltungen der mehrere Laminate aufweisenden gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 Wärmeleiter 142 und elektrische Leiter 144 enthalten kann, die von einander isoliert sind, so daß die Durchleitung des Wärmeflusses längs der gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 gesteuert werden kann, um einen gewünschten Effekt erzielen zu können, während die elektrische Kontinuität zwischen den an der gedruckten Leiterplatine bzw. Platine 420 angebrachten elektrischen Komponenten aufrecherhalten wird. Zusätzliche, elektrische Komponenten, Wärmeleiter und/oder elektrische Leiter in einem Isolatorsubstrat 440 enthaltende Laminate bzw. Laminatschichten können in die Platinenanordnung 410 eingeschlossen sein, so daß die gewünschte elektronische Anordnung wie erforderlich befähigt ist, Wärme in die Umgebung abzuweisen, die Wärmeenergie abzuschirmen oder sie in Richtung auf die temperatursensitiven elektronischen Komponenten zu fokussieren. Demgemäß sollte verstanden werden, daß Ausführungsformen der gedruckten Leiterplatinen bzw. Platinen 420 gemäß der vorliegenden Offenbarung so gestaltet werden können, daß sie sowohl der Wärmeverteilung als auch den Anforderungen der elektrischen Kontinuität der verschiedenen elektrischen Komponenten der Platinenanordnung 410 gerecht werden. Des Weiteren können die Wärmeleiter 142 und die elektrischen Leiter 144 der gedruckten Leiterplatinen bzw. Platinen 420 von einander durch das Isolatorsubstrat 40 getrennt werden, so daß der Wärmefluß selektiv längs des Wärmeleiters 142 geleitet werden kann, wobei die Wirkungen der Wärmeleitfähigkeit der elektrischen Leiter 144 minimiert werden.
Bei noch weiteren Ausführungsformen der mehrere Laminate aufweisenden gedruckten Leiterplatine bzw. Platine können Wärmeleiter gewisser Schichten sowohl eine Wärmekontinuität als auch eine elektrische Kontinuität mit den Komponenten der Vorrichtung zum Management der Wärmeübertragung aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die elektrische Kontinuität zwischen den Komponenten der Vorrichtung zum Management der Wärmeübertragung zu gedruckten Leiterplatinen bzw. Platinen gerichtet sein, die einen Abstand von der Platine mit gedruckter Schalung aufweisen, an der die Komponenten angebracht sind. Bei solchen Ausführungsformen kann die Wärmekontinuiät und die elektrische Kontinuität zwischen Komponenten durch abwechselnde Schichten der mehrere Laminate aufweisenden gedruckten Leiterplatine bzw. Platine aufrechterhalten werden.
Indem nun auf 11 Bezug genommen wird, wird eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung 500 zum Wärmeübertragungsmanagement beschrieben, die eine Platinenanordnung 510 einschließt. Bei dieser Ausführungsform schließt die Platinenanordnung 510 eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine 520 ein, das eine Mehrzahl von Befestigungsmodulen 122 für elektronische Komponenten und wenigstens ein zweites Befestigungsmodul 124 für eine elektronische Komponente aufweist. Eine wärmeunempfindliche Komponente 112 ist an jedem der Befestigungsmodule 122 für elektronische Komponenten angebracht und eine temperatursensitive Komponente 114, hier eine temperatursensitive elektrische Komponente, ist mit dem zweiten Modul 124 zur Anbringung einer elektronischen Komponente gekoppelt. Ähnlich den oben diskutierten Ausführungsformen schließt die gedruckte Leiterplatine bzw. Platine 520 auch einen Wärmeleiter 542 ein, der wenigstens teilweise in ein Isolatorsubstrat 540 eingebettet ist. Der Wärmeleiter 542 ist geeignet, Wärme längs seiner Elemente zu leiten. Bei der in 11 gezeigten Ausführungsform ist der Wärmeleiter 542 als Gitter mit einer Mehrzahl von Strängen angeordnet, die in wärmeleitender Verbindung miteinander stehen. Der Wärmeleiter 142 ist auch in einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 530 angeordnet. Der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 530 schließt ein im Vergleich zum Hauptbereich 532 des Wärmeleiters 142 modifiziertes Muster ein, so daß die Richtung des Wärmeflusses im Hauptbereich 532 sich von jenem im als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich 530 unterscheidet.
Bei der in 11 dargestellten Ausführungsform richtet der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 530 die Wärmeenergie von jeder der wärmeunempfindlichen Komponenten 112 gegen die temperatursensitive Komponenten 114, wobei die Wärmeenergie von den wärmeunempfindlichen Komponenten 112 gegen die temperatursensitiven Komponenten 114 fokussiert wird. Eine solche Gestaltung kann für Anwendungen geeignet sein, bei denen die temperatursensitive Komponente 114 eine temperatursensitive elektrische Komponente ist, die bei erhöhten Temperaturen mit gesteigerter Effizienz aktiv ist. Die Gestaltung der wärmeunempfindlichen Komponenten 112, der temperatursensitiven Komponenten 114 und des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 530 kann den gegen die temperatursensitive Komponente 114 gerichteten Wärmefluß erhöhen.
Indem nun auf die 12 bis 14 Bezug genommen wird, wird eine andere Ausführungsform der Vorrichtung 600 zum Management der Wärmeübertragung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform schließt die Vorrichtung 600 zum Management der Wärmeübertragung eine Mehrzahl von gedruckte Leiterplatinen bzw. Platinen 620 ein, die rings um einen Elektromotor 602 angeordnet sind. Der Elektromotor 602 schließt einen Rotor 606 ein, der geeignet ist, innerhalb eines Stators 604 zu rotieren, der eine Bewegungskraft für den Rotor erzeugt. Bei der dargestellten Ausführungsform beruht die Stärke der Bewegungskraft auf der Elektrizitätsmenge, die die (nicht gezeigten) Wicklungen des Stators 604 durchquert und der magnetischen Kraft des Rotors 606. Wenn die durch die Wicklungen strömende Elektrizitätsmenge zunimmt, nimmt im Allgemeinen die durch den Rotor 606 zur Verfügung gestellte Bewegungskraft zu.
Die Zunahme der die Wicklungen durchquerenden Elektrizität entspricht jedoch im Allgemeinen der Zunahme der Betriebstemperatur des Elektromotors 602. Um die Temperatur des Stators 604 des Elektromotors 602 zu managen, kann die Vorrichtung 600 zum Management der Wärmeübertragung eine Mehrzahl von Wärmeauskopplungs- bzw. Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 einschließen, die den Wärmefluß vom Stator 604 abziehen und dadurch die Temperatur des Stators reduzieren. Die Wärmeauskopplungs- bzw. Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 können mit erhöhter Wirkung bei erhöhten Temperaturen und/oder erhöhten Temperaturgradienten arbeiten, so daß die Wärmeauskopplungs- bzw. Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 temperatursensitive Komponenten sind. Bei einigen Ausführungsformen können die Wärmeauskopplungs- bzw. Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 beispielsweise und ohne einschränkende Bedeutung Wärmerohre (engl.: heat pipes), thermoelektrische Kühler, konvektive Wärmesenken und dergleichen sein.
Indem nun auf 4 Bezug genommen wird, wird eine der gedruckten Leiterplatinen bzw. Platinen 620 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform schließt die gedruckte Leiterplatine bzw. Platine 620 einen Wärmeleiter 142 ein, der wenigstens teilweise in ein Isolatorsubstrat 140 eingebettet ist. Der Wärmeleiter 142 ist in einem Hauptbereich 632 und einer Mehrzahl von als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichen 630 angeordnet, wo der Koeffizient der leitenden Wärmeüberragung des Hauptbereichs 632 geringer ist als der Koeffizient der leitenden Wärmeüberragung des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs 630. Bei der in 14 gezeigten Ausführungsform schließt der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereichs 630 eine Mehrzahl von Ringen 150 ein, die zueinander in einer konzentrischen Beziehung stehen, und eine Mehrzahl von Speichen 152, die in einer radialen Beziehung stehen und die Mehrzahl von Ringen 150 miteinander verbinden. Wie oben diskutiert, neigt der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 630 dazu, den Wärmefluß von der wärmeunempfindlichen Komponente (hier dem Stator 604) zu fokussieren, um den Wärmefluß in die Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 zu richten. Durch Erhöhung des Wärmeflusses über jeden der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 630 kann die vom Stator 604 abgegebene Wärmeenergie mit hoher Effizienz den Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 zugeführt werden. Die Erhöhung der Effizienz der Wärmeabgabe kann die Menge der Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 reduzieren, die erforderlich ist, um die Temperatur des Stators 604 über die Entwurfsvorgaben (design envelope) hinweg aufrechtzuerhalten. Außerdem können bei dieser Ausführungsform der Hauptbereich 632 und der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich 360 der gedruckten Leiterplatinen bzw. Platinen 620 den Wärmefluß gegen die Wärmerückgewinnungsvorrichtungen 610 (d. h. die temperatursensitiven Komponenten) lenken. Demgemäß kann die Einbeziehung der als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche 630 die Kosten und die Komplexität der Vorrichtung 600 zum Management der Wärmeübertragung reduzieren.
Es sollte nun verstanden werden, daß die Vorrichtungen zum Management der Wärmeübertragung gemäß der vorliegenden Offenbarung wenigstens eine gedruckte Leiterplatine bzw. Platine einschließen können, die ein Isolatorsubstrat und einen zumindest teilweise in das Substrat eingebetteten Wärmeleiter besitzt. Der Wärmeleiter ist in einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich und einem Hauptbereich angeordnet. Die Wärmeleitfähigkeit der Platine mit gedruckter Schaltung wird örtlich durch den Wärmeleiter derart modifiziert, daß der längs der Platine verlaufende Wärmefluß im als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich im Vergleich mit dem Hauptbereich modifiziert ist. Die Modifizierung des Flusses der Wärmeenergie im als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich ermöglicht es, die temperatursensitiven Komponenten auf der gedruckte Leiterplatine bzw. Platine anzubringen und im Vergleich mit der Positionierung der temperatursensitiven Komponenten im Hauptbereich mit erhöhter Effizienz zu betreiben.
BEISPIELE
Vier Beispiele wurden vorbereitet, um die Wärmeübertragungseigenschaften zu evaluieren, die durch die verschiedenen, oben diskutierten, als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereiche angeboten werden. Unter Anwendung von RO4350B-Material als Isolatorsubstrat wurden Standardabschnitte (standard coupons) hergestellt, die einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von 0,69 W/(m·K) aufwiesen. Die Abschnitte hatten Gesamtlängen von 115 mm und Breiten von 50 mm. Das Isolatorsubstrat hatte eine Dicke von 508 μm. Silberplattieres Kupfer mit einem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von 400 W/(m·K) wurde im Hauptbereich mit einer Dicke von 35 μm längs sowohl der Oberseite als auch der Unterseite des Isolatorsubstrats durch chemisches Beizen ausgebildet, wodurch der Abschnitt der Platine mit gedruckter Schaltung eine Gesamtdicke von 578 μm erhielt. Das silberplattierte Kupfer wurde im Hauptbereich mit einer Dicke von 200 μm mit einer Mehrzahl von quadratischen Zellen mit einer Länge und Breite von 2,5 mm angeordnet. Wärmesammelleiter, eine vollständige Verteilung durch silberplattiertes Kupfer, die sich von beiden Enden des Isolatorsubstrats 37,5 mm weit erstrecken, wurden einbezogen, um eine gleichmäßige Wärmeströmung zum und vom interessierenden Bereich, die 40 mm in der Mitte des Abschnitts, zu ermöglichen. Ein dünner, gleichförmiger Überzug mit hohem Emissionsgrad (ε = 0,96 bis 0,98), flacher schwarzer Anstrich, Krylon 1618, wurde am interessierenden Bereich eines jeden Abschnitts aufgetragen, um eine exakte Thermographie zu erleichtern. Die Wärmekonturen auf der ausgesetzten Oberseite einer jeden Verbundkonstruktion wurden durch eine direkt über der Vorrichtung positionierte, kalibrierte Wärmebildkamera (FLIR SC7650) erhalten. Es wurden Temperaturgradienten quer entsprechend dem Innendurchmesser der konzentrischen Ringe mit einem Durchmesser von 10 mm gemessen.
Leistung wurde jedem der Abschnitte mit einer 30 mm × 30 mm × 50 mm Kupferblockheizvorrichtung mit einem in Längsrichtung eingearbeiteten Mittelloch zugeführt, das eine einzelne Heizpatrone mit einer Maximalleistung von 50 W aufnimmt Ein thermo-elektrischer Direkt-an-Luft-Kühler mit einer minimalen Kühlleistung von 11 W wurde gegenüber den Heizvorrichtungen positioniert und als Wärmesenke benutzt. Die Testvorrichtung war von einer Isolation umgeben, mit Ausnahme des interessierenden Bereichs, der der Umgebungsluft ausgesetzt war.
Es wurden Simulationsmodelle konstruiert, um das Beharrungsverhalten bzw. den stationären Zustand der Wärmeübertragung für jeden Testfall zu simulieren.
Grundlinie
Ein Grundlinienabschnitt mit keinem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich wurde derart vorbereitet, daß der Hauptbereich eine Mehrzahl von quadratischen Zellen besitzt, die sich längs des interessierenden Bereichs erstrecken.
Mi dem Aufbringen von Leistung auf den Grundlinienabschnitt, um eine Temperaturdifferenz von 35 K über den interessierenden Bereich einzurichten, wurde der Temperaturgradient, der in einem Abstand evaluiert wurde, der dem Innendurchmesser der konzentrischen Ringe der anderen Abschnitte entspricht, als ∇T ≈ 8,3 K/cm evaluiert. Zum Vergleich zeigte die Erstellung eines Simulationsmodells an, daß der Temperaturgradient ∇T ≈ 9 K/cm sein würde.
Beispiel 1
Ein Abschnitt, mit einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich entsprechend 5 mit einer Mehrzahl von konzentrischen Ringen, wurde mit neun 250 μm breiten, konzentrischen Kupferringen hergestellt, wobei jeder der Ringe gleichmäßig vom anderen entfernt war und die Außendurchmesser der konzentrischen Ringe 18,5 mm und der Innendurchmesser 10 mm betrug.
Mit Energiezufuhr zum Grundlinienabschnitt zur Einrichtung einer Temperaturdifferenz von 35 K über den interessierenden Bereich wurde der Temperaturgradient quer über den Innendurchmesser der konzentrischen Ringe mit ∇T ≈ 0,22 K/cm evaluiert. Zum Vergleich zeigte die Erstellung eines Simulationsmodells an, daß der Temperaturgradient ∇T ≈ 0,86 K/cm sein würde.
Beispiel 2
Ein Abschnitt, mit einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich entsprechend 6 mit einer Mehrzahl von konzentrischen Ringen und die konzentrischen Ringe miteinander verbindenden radialen Speichen wurde mit 250 μm breiten, konzentrischen Kupferringen hergestellt, wobei der äußere Ring einen Außendurchmesser von 18,5 mm und der innere Ring einen Innendurchmesser von 10 mm aufwies. Das Beispiel schloß 90 radiale Speichen ein, die gleichmäßig um die konzentrischen Ringe verteilt waren un den äußeren Ring mit dem inneren Ring verbanden. Jede Speiche hatte am inneren Ring eine Dicke von 175 μm, wobei die Dicke in Richtung auf den äußeren Ring zunahm, so daß jede Speiche annähern 2° überquerte.
Mit Energiezufuhr zum Grundlinienabschnitt zur Einrichtung einer Temperaturdifferenz von 35 K über den interessierenden Bereich wurde der Temperaturgradient quer über den Innendurchmesser der konzentrischen Ringe mit ∇T ≈ 16,7 K/cm evaluiert. Zum Vergleich zeigte die Erstellung eines Simulationsmodells an, daß der Temperaturgradient ∇T ≈ 19,5 K/cm sein würde.
Beispiel 3
Ein Abschnitt, mit einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich entsprechend 7 mit einer Mehrzahl von spiralig ausgebildeten Speichen wurde mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einem Innendurchmesser von 10 mm hergestellt. Das Beispiel enthielt 16, einen gleichmäßigen Abstand aufweisende Kupferspeichen in Form logarithmischer Spiralen, die sich jeweils um etwa 300° des Innendurchmessers schlingen. Jede spiralige Speiche war keilförmig und hatte im Bereich des Innendurchmessers eine Breite von 177 μm und von 414 μm im Bereich des Außendurchmessers.
Mit Energiezufuhr zum Grundlinienabschnitt zur Einrichtung einer Temperaturdifferenz von 35 K über den interessierenden Bereich wurde der Temperaturgradient quer über den Innendurchmesser der konzentrischen Ringe mit ∇T ≈ 1,1 K/cm evaluiert, wobei der Temperaturgradient negativ ist, was anzeigt, daß der Wärmefluß in Gegenrichtung über den als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich floß, der Wärmefluß also wirkungsvoll gewendet wurde. Zum Vergleich zeigte die Erstellung eines Simulationsmodells an, daß der Temperaturgradient ∇T ≈ 1,9 K/cm sein würde.
Es sollte beachtet werden, daß der Ausdruck „in Wesentlichen” hier benutzt werden kann, um den inhärenten Unsicherheitsgrad auszudrücken, der allen quantitativen Vergleichen, Werten, Messungen oder anderen Darstellungen anhaftet. Dieser Ausdruck wird hier auch benutzt, um das Ausmaß anzuzeigen, um das sich eine quantitative Repräsentation von einem gegebenen Bezugswert unterscheiden kann, ohne eine Änderung der Basisfunktion des betroffenen Gegenstands zur Folge zu haben.

Claims

Gedruckte Leiterplatine (120) umfassend: ein Isolatorsubstrat (140); einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten elektrischen Leiter (144); einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten Wärmeleiter (142), der von dem elektrischen Leiter (144) isoliert ist; einen ersten Montagebereich (136); und einen zweiten Montagebereich (138), wobei das Isolatorsubstrat (140) und der Wärmeleiter (142) angeordnet sind in: einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich (138), wobei der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Anordnung mit dem Wärmeleiter (142) einschließt, der den zweiten Montagebereich (138) vollständig umgibt, und einem Hauptbereich in Positionen, die einen Abstand zum zweiten Montagebereich (138) aufweisen, wobei der Hauptbereich eine Gitteranordnung aus dem Wärmeleiter (142) besitzt, der sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter (142) des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs befindet.
Gedruckte Leiterplatine (120) nach Anspruch 1, weiter umfassend ein nahe dem Hauptbereich des Isolatorsubstrats (140) und dem Wärmeleiter (142) positioniertes Modul (122, 124) zur Anbringung einer elektronischen Komponente.
Gedruckte Leiterplatine (120) nach Anspruch 1, weiter umfassend ein nahe dem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich des Isolatorsubstrats (140) und dem Wärmeleiter (142) positioniertes Modul (122, 124) zur Anbringung einer elektronischen Komponente.
Gedruckte Leiterplatine (120) nach Anspruch 1, weiter umfassend eine nahe dem Hauptbereich des Isolatorsubstrats (140) und dem Wärmeleiter (142) positionierte Wärmesenke (118).
Gedruckte Leiterplatine (120) nach Anspruch 1, bei welcher der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich ferner eine Verbundkonstruktion umfaßt, die eine Mehrzahl von wärmeleitenden Ringen (150) besitzt, die in das Isolatorsubstrat (140) eingebettet sind und den zweiten Montagebereich (138) einkapseln.
Gedruckte Leiterplatine (120) nach Anspruch 1, bei welcher der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine zusammengesetzte Struktur aufweist, die eine Mehrzahl von wärmeleitenden Speichen besitzt, die in das Isolatorsubstrat (140) eingebettet sind und spiralig um den zweiten Montagebereich (138) verlaufen.
Gedruckte Leiterplatine (120) nach Anspruch 1, bei welcher der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine zusammengesetzte Struktur aufweist, die eine Mehrzahl von wärmeleitenden Speichen besitzt, die in das Isolatorsubstrat (140) eingebettet sind und radial rings um den zweiten Montagebereich (138) angeordnet sind.
Gedruckte Leiterplatine (120) nach Anspruch 1, bei welcher eine effektive Wärmeleitfähigkeit des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs innerhalb von etwa 10% der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Hauptbereichs liegt.
Platinenanordnung umfassend: eine gedruckte Leiterplatine (120), die ein Isolatorsubstrat (140) umfaßt, einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten elektrischen Leiter (144), einen zweiten Montagebereich (138) in elektrischer Kontinuität mit dem elektrischen Leiter (144), einen ersten Montagebereich (136) in elektrischer Kontinuität mit dem elektrischen Leiter (144), und einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten Wärmeleiter (142), der von dem elektrischen Leiter (144) isoliert ist; eine mit dem zweiten Montagebereich (138) gekoppelte zweite Komponente; und eine mit dem ersten Montagebereich (136) gekoppelte erste Komponente, wobei das Isolatorsubstrat (140) und der Wärmeleiter (142) angeordnet sind in: einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich (138), wobei der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Anordnung mit dem Wärmeleiter (142) einschließt, der den zweiten Montagebereich (138) vollständig umgibt, und einem Hauptbereich in Positionen, die einen Abstand zum zweiten Montagebereich (138) aufweisen, wobei der Hauptbereich eine Gitteranordnung aus dem Wärmeleiter (142) besitzt, der sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter (142) des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs befindet.
Platinenanordnung nach Anspruch 9, bei welcher der elektrische Leiter (144) in ein erstes Laminat und der Wärmeleiter (142) in ein zweites Laminat eingebettet ist, wobei das erste Laminat und das zweite Laminat miteinander in der gedruckten Leiterplatine (120) gekoppelt sind.
Platinenanordnung nach Anspruch 9, bei welcher der Wärmeleiter (142) in einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich (138) angeordnet ist, der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Verbundkonstruktion aufweist, die eine Mehrzahl von wärmeleitenden Ringen (150) besitzt, die in das Isolatorsubstrat (140) eingebettet sind und radial rings um den ersten Montagebereich (136) angeordnet sind.
Platinenanordnung nach Anspruch 9, bei welcher der Wärmeleiter (142) in einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich (138) angeordnet ist, der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Verbundkonstruktion aufweist, die eine Mehrzahl von wärmeleitenden Speichen besitzt, die in das Isolatorsubstrat (140) eingebettet und spiralig rings um den zweiten Montagebereich (138) angeordnet sind.
Platinenanordnung nach Anspruch 9, bei welcher der Wärmeleiter (142) in einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe dem zweiten Montagebereich (138) angeordnet ist, der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Verbundkonstruktion aufweist, die eine Mehrzahl von wärmeleitenden Speichen besitzt, die in das Isolatorsubstrat (140) eingebettet und radial rings um den ersten Montagebereich (136) angeordnet sind.
Vorrichtung zum Wärmeübertragungsmanagement (100) umfassend: eine gedruckte Leiterplatine (120) umfassend ein Isolatorsubstrat (140), einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten elektrischen Leiter (144) und einen zumindest teilweise in das Isolatorsubstrat (140) eingebetteten Wärmeleiter (142), der von dem elektrischen Leiter (144) isoliert ist; eine mit der gedruckten Leiterplatine (120) gekoppelte erste Komponente, eine mit der gedruckten Leiterplatine (120) gekoppelte und entfernt von der ersten Komponente positionierte, zweite Komponente, wobei die gedruckte Leiterplatine (120) die erste Komponente und die zweite Komponente miteinander in thermische Kontinuität bringt, und der Wärmeleiter (142) und das Isolatorsubstrat (140) angeordnet sind in: einem als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereich nahe der ersten Komponente, wobei der als Ziel gesetzte Wärmeübertragungsbereich eine Anordnung mit dem Wärmeleiter (142) einschließt, der den zweiten Montagebereich (138) vollständig umgibt, und einem Hauptbereich nahe der zweiten Komponente, wobei der Hauptbereich eine Gitteranordnung aus dem Wärmeleiter (142) besitzt, der sich in thermischer Kontinuität mit dem Wärmeleiter (142) des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs befindet.
Vorrichtung zum Wärmeübertragungsmanagement (100) nach Anspruch 14, bei der eine effektive Wärmeleitfähigkeit des als Ziel gesetzten Wärmeübertragungsbereichs innerhalb von etwa 10% der effektiven Wärmeleitfähigkeit des Hauptbereichs liegt.
Vorrichtung zum Wärmeübertragungsmanagement (100) nach Anspruch 14, bei welcher die erste Komponente einen thermo-elektrischen Generator umfaßt.