特開 2024-35809 相転移材料を用いたプリント回路基板アセンブリ埋め込み型熱管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035809

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】相転移材料を用いたプリント回路基板アセンブリ埋め込み型熱管理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20240307BHJP

   H01L 23/14 20060101ALI20240307BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 J

H01L23/12 N

H01L23/14 M

H01L23/14 Z

H05K3/46 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023136142

(22)【出願日】2023-08-24

(31)【優先権主張番号】202211050242

(32)【優先日】2022-09-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN

(31)【優先権主張番号】18/049,565

(32)【優先日】2022-10-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100162846

【弁理士】

【氏名又は名称】大牧 綾子

(72)【発明者】

【氏名】カーティケヤン パラマナンダム

(72)【発明者】

【氏名】ペドロ ルイス レブロン

【テーマコード（参考）】

5E316

【Ｆターム（参考）】

5E316AA02

5E316AA03

5E316AA12

5E316AA32

5E316AA38

5E316CC32

5E316HH17

5E316JJ03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ＰＣＢを使用する製品に対する全体的なサイズ、重量及び部品数の影響を最小限に抑えながら、高い熱負荷の管理を可能にする電子アセンブリを提供する。
【解決手段】電子アセンブリは、複数の積重ね層を含むプリント回路基板（ＰＣＢ）１００を備え、積重ね層は、複数の導電層１１６と、導電層１１６間にそれぞれ介在する複数の誘電体層１１４と、少なくとも一対の誘電体層１１４間又は少なくとも一対の導電層１１６間に介在する１つ以上の相転移材料層１１２と、を含む。相転移中、１つ以上の相転移材料層１１２が、相転移温度で熱エネルギーを吸収して、ＰＣＢ１００の冷却を強化する。プリント回路基板１００は、メタルコアプリント回路基板であってよい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子アセンブリであって、
複数の積重ね層を含むプリント回路基板を備え、前記積重ね層が、
複数の導電層と、
前記導電層間にそれぞれ介在する複数の誘電体層と、
少なくとも一対の前記誘電体層又は少なくとも一対の前記導電層の間に介在する１つ以上の相転移材料層と、を備え、
相転移中、前記１つ以上の相転移材料層が、相転移温度で熱エネルギーを吸収して、前記プリント回路基板の冷却を強化するように構成されている、電子アセンブリ。

【請求項2】

前記プリント回路基板が、メタルコアプリント回路基板を含む、請求項１に記載の電子アセンブリ。

【請求項3】

電子アセンブリであって、
複数の積重ね層を含むプリント回路基板であって、前記積重ね層が、
複数の導電層と、
前記導電層間に介在する複数の誘電体層と、
少なくとも一対の前記誘電体層又は少なくとも一対の前記導電層の間に介在する相転移材料層と、を備え、
少なくとも１つのキャビティが、前記導電層のうちの少なくとも１つ及び前記誘電体層のうちの少なくとも１つによって画定されて、それにより、前記相転移材料層の一部が前記少なくとも１つのキャビティ内に保持される、プリント回路基板と、
前記プリント回路基板に電気的に結合された少なくとも１つの電子デバイスであって、前記電子デバイスが、前記導電層のうちの少なくとも１つと接触し、前記少なくとも１つのキャビティ内の前記相転移材料層の前記一部とも接触する、少なくとも１つの電子デバイスと、を備え、
相転移中、前記相転移材料層が、相転移温度で熱エネルギーを吸収して、前記プリント回路基板の冷却を強化するように構成されている、電子アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２２年９月２日に出願された、米国特許仮出願第２０２２１１０５０２４２号に対する優先権を主張し、その全体が本明細書に組み込まれている。

【背景技術】

【0002】

一般に、電子アセンブリは、それらのアーキテクチャ又は電気トポロジの一部として高出力構成要素を組み込むことが増えてきている。したがって、熱性能が、全体的なシステム性能及び製品寿命に関して問題となる。熱流束及び動作環境に応じて、単純な熱管理システムからより複雑な熱管理システムが必要とされる場合がある。しかしながら、高度な熱管理技術（例えば、構成要素ヒートシンク、熱電冷却器、液体冷却など）の実装は、製品サイズ、重量、及びコストに悪影響を及ぼす可能性がある。加えて、実装される熱管理システムによっては、追加の故障箇所の導入により、製品の信頼性が懸念される場合がある。

【発明の概要】

【0003】

電子アセンブリは、複数の積重ね層を含むプリント回路基板を備え、積重ね層は、複数の導電層と、導電層間にそれぞれ介在する複数の誘電体層と、少なくとも一対の誘電体層間又は少なくとも一対の導電層間に介在する１つ以上の相転移材料層と、を含む。相転移中、１つ以上の相転移材料層が、相転移温度で熱エネルギーを吸収して、プリント回路基板の冷却を強化するように構成されている。いくつかの実施形態では、プリント回路基板は、メタルコアプリント回路基板とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0004】

本発明の特徴は、図面を参照する以下の説明から当業者には明らかとなるであろう。図面は典型的な実施形態のみを示し、したがって範囲を限定するものと見なされるべきではないことを理解した上で、本発明を添付の図面を使用して更なる具体性及び詳細と共に説明する。

【図1】一実施形態による、埋め込まれた相転移材料層を有するプリント回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）の概略断面図である。

【図2】別の実施形態による、埋め込まれた相転移材料層を有するＰＣＢを含む電子アセンブリの概略断面図である。

【図3】代替実施形態による、埋め込まれた相転移材料層を有するメタルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ）の概略断面図である。

【図4】別の代替実施形態による、埋め込まれた相転移材料層を有するＭＣＰＣＢを含む電子アセンブリの概略断面図である。

【図5】更なる実施形態による、埋め込まれた相転移材料層を有するＰＣＢの断面概略図である。

【図6】更なる代替実施形態による、埋め込まれた相転移材料層を有するＭＣＰＣＢを含む電子アセンブリの概略断面図である。

【図7】別の代替実施形態による、埋め込まれた相転移材料層を有するＰＣＢの概略断面図である。

【図8】ＰＣＢ又はＭＣＰＣＢ内で相転移材料を使用するときの、温度に対する蓄熱のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0005】

以下の詳細な説明において、実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分詳細に説明される。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用し得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。

【0006】

相転移材料を使用する埋め込み型熱管理システムを有するプリント回路基板アセンブリの様々な実施形態が、本明細書で説明される。

【0007】

本アプローチでは、１つ以上の相転移材料層が、プリント回路基板（ＰＣＢ）又は回路カードの積層体内に埋め込まれる。これは、ＰＣＢを使用する製品に対する全体的なサイズ、重量、及び部品数の影響を最小限に抑えながら、高い熱負荷の管理を可能にする。本アプローチは、ＰＣＢが関与する任意の用途に使用することができる。

【0008】

相転移材料（phase change material、ＰＣＭ）は、有用な冷却を提供するために相転移において十分なエネルギーを吸収する材料である。一般に、相転移は、材料の２つの状態（固体及び液体）の一方から他方へのものである。本アプローチでは、ＰＣＭ層（複数可）は、潜熱によってＰＣＢに結合された電子部品から熱を除去するのに役立つ。相転移中、ＰＣＭ層は、その温度を上昇させることなく、より多くの熱を吸収する。このプロセスは、ＰＣＭ層がその相を変える（例えば、固体から液体に変換される）まで継続する。より多くの熱が一定温度で送出されるため、本アプローチは、複雑な熱管理システムを回避しつつ、高出力構成要素の適切な熱管理を可能にする。

【0009】

ＰＣＭ層（複数可）を有するＰＣＢアセンブリは、可動部品を含まず、熱管理のための追加の電子回路又は構成要素を必要としない受動ヒートシンクを提供する。絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（insulated gate bipolar transistor、ＩＧＢＴ）など、動作中に過渡的であり、高い電力損失を有する電子構成要素の場合、本アプローチは、より大型のヒートシンクを回避するのに役立つ。

【0010】

様々な実施形態では、ＰＣＭ層は、ＰＣＢ積層の一対の誘電体層の間に配置されてもよく、又は、ＰＣＭ層は、より良好な熱伝達を提供するために、ＰＣＢ積層の一対の導電層の間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、プリント回路基板に電気的に結合された電子デバイスは、ＰＣＭ層の一部と直接接触することができる。

【0011】

代替実施形態では、メタルコアＰＣＢ（metal core PCB、ＭＣＰＣＢ）は、ＭＣＰＣＢの１つ以上の層を構成する相転移材料を使用して設計及び作製することができる。典型的には、メタルコアは、アルミニウム又は銅合金基材から作製することができる。ＭＣＰＣＢのメタルコアの目的は、熱を基板構成要素から離れるように向け直すことである。ＭＣＰＣＢ中の卑金属は、典型的には、ＦＲ４又はＣＥＭ３基板の代替物として使用される。

【0012】

ＰＣＢは全ての電子アセンブリ上で使用されるため、電子部品からの熱流束の増加により、熱管理が常に懸念される。本アプローチは、複雑な熱管理技法を使用することなく、ＰＣＢ又は回路カード上の熱負荷を効率的に管理するのに役立つ。他のより複雑な熱管理技術と比較して、ＰＣＢアセンブリのサイズ、重量、及びコストが低減される。更に、可動部品がないため、ＰＣＢアセンブリの信頼性が向上する。

【0013】

本アプローチによりＰＣＢを作製する際に、特定の用途のための熱管理の必要性が、分析又は他の方法によって識別され、相転移材料は、温度要件に基づいて選択される。ＰＣＢ積層体は、相転移材料がＰＣＢの１つ以上の層を構成するように設計される。相転移材料層の設計は、ＰＣＢの適切な電気的機能性及び熱的性能を可能にするような設計である。ＰＣＢはまた、相転移材料が相転移中にＰＣＢから溢れたり出たりしないように、全ての側で封止されている。

【0014】

本実施形態に関する更なる詳細は、以下のように、図面を参照して説明する。

【0015】

図１は、一実施形態による、プリント回路基板（ＰＣＢ）１００の積層構成を示す。積層構成は、第１の誘電体層１１０と、第１の誘電体層１１０上の相転移材料層１１２と、相転移材料層１１２上の第２の誘電体層１１４と、を含む。更に、導電層１１６が第２の誘電体層１１４の上にあり、第３の誘電体層１１８が導電層１１６の上にある。

【0016】

例えば、導電層１１６は、誘電体層１１４及び誘電体層１１８を含む第１の対の誘電体層の間に介在させることができ、相転移材料層１１２は、誘電体層１１０及び誘電体層１１４を含む第２の対の誘電体層の間に介在させることができる。他の実施形態では、１つ以上の追加の誘電体層、導電層、又は相転移材料層をＰＣＢ積層に追加することができる。このような他の実施形態の例を以下に説明する。

【0017】

誘電体層１１０、１１４、１１８は、プリント回路基板の製造において一般的に使用される様々な誘電体材料から構成され得る。導電層１１６は、例えば銅などの金属から構成される。

【0018】

相転移材料層は、ＰＣＢ１００の冷却を強化するために、相転移温度で熱エネルギーを吸収するように構成されている。相転移材料層は、パラフィンワックス、テレフタル酸ジメチル、Ｄ－マンニトール、アジピン酸、チオシアン酸カリウム、ハイドロキノン、又はベンズアニリドなどの１つ以上の相転移材料組成物を含むことができる。追加の有用な相転移材料は、米国特許第１１，０４９，７９４号に開示されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。

【0019】

相転移材料層は、ＰＣＢの使用のための熱除去要件に応じて、様々な厚さで形成することができる。例えば、より多くの熱を除去する必要がある場合、より多くの（より厚い）相転移材料を使用することができる。更に、相転移材料を介して融点又は溶融温度範囲を設定することができるため、熱エネルギーは、特に用途に応じて効率的に吸収される。ＰＣＢ上の電子部品の動作温度は、約７５℃～約２００℃の範囲であり得るため、相転移材料のタイプは、電子部品の動作温度、周囲温度、及び電力消費に基づいて選択することができる。

【0020】

相転移材料がＰＣＢ１００から漏れるのを防止するために、相転移材料層１１２は、接着剤又はポリマーなどを用いて、その縁部の周りが液密に封止される。これにより、相転移材料の流出、特に揮発性成分のガス放出が防止されるため、熱容量が長期間にわたって維持される。あるいは、相転移材料が逃げるのを防止するために、相転移材料をマトリックス材料に埋め込むことができる。例えば、接着剤又はポリマー、特にエポキシ材料又はシリコーンをマトリックスとして使用することができる。

【0021】

ＰＣＢ１００の積層構成における様々な層は、電子ビーム又はイオンビーム堆積プロセス、物理又は化学気相堆積プロセス等の様々な堆積プロセスを含む標準的な製造技術を用いて形成することができる。

【0022】

ＰＣＢ１００の使用中、相転移材料層１１２は、潜熱によりＰＣＢ１００に追加の冷却を提供する。相転移中、相転移材料層１１２は、相転移時にエネルギーを吸収して、追加の冷却を提供する。

【0023】

図２は、別の実施形態による、ＰＣＢ２０２用の積層構成を含む電子アセンブリ２００を示す。ＰＣＢ２０２は、第１の誘電体層２１２の上の上部導電層２１０と、第２の誘電体層２１６の下の下部導電層２１４と、を含む。第１の相転移材料層２１８は第２の誘電体層２１６の上にあり、第３の誘電体層２２０は第１の相転移材料層２１８の上にある。加えて、第２の相転移材料層２２２が第３の誘電体層２２０の上にあり、第４の誘電体層２２４が第２の相転移材料層２２２の上にある。更に、中間導電層２２６が、第４の誘電体層２２４と第１の誘電体層２１２との間にある。

【0024】

センサ又は他の回路素子などの少なくとも１つの電子デバイス２３０は、電子デバイス２３０が上部導電層２１０と接触するように、標準的な接続技術を使用してＰＣＢ２０２に電気的に結合される。相転移材料層２１８、２２２は、電子デバイス２３０の動作中、ＰＣＢ２０２の冷却を向上させるために、相転移温度で熱エネルギーを吸収するように構成される。

【0025】

相転移材料層２１８、２２２は、ＰＣＢ１００について上述した様々な相転移材料組成のいずれかを用いて形成することができる。相転移材料層２１８、２２２は、電子デバイス２３０の熱除去要件に応じて、様々な厚さで形成することができる。更に、融点又は溶融温度範囲は、電子デバイス２３０の動作中、熱エネルギーが効率的に吸収されるように、相転移材料によって設定することができる。

【0026】

相転移材料がＰＣＢ２０２から漏れるのを防止するために、相転移材料層２１８、２２２は、それらの縁部の周りを液密に封止されることができる。ＰＣＢ２０２の積層構成における様々な層は、上述したような様々な堆積プロセスを含む標準的な製造技術を用いて形成することができる。

【0027】

ＰＣＢ２０２の使用中、相転移材料層２１８、２２２は、潜熱によりＰＣＢ２０２に追加の冷却を提供する。相転移中、相転移材料層２１８、２２２は、相転移時にエネルギーを吸収して、追加の冷却を提供する。

【0028】

図３は、代替実施形態による、メタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）３００の積層構成を示す。ＭＣＰＣＢ３００は、例えば、アルミニウム、銅、又はそれらの合金から形成され得るメタルコアベース３０４を含む。第１の誘電体層３１０はメタルコアベース３０４の上にあり、相転移材料層３１２は第１の誘電体層３１０の上にあり、第２の誘電体層３１４は相転移材料層３１２の上にある。更に、導電層３１６が第２の誘電体層３１４の上にあり、第３の誘電体層３１８が導電層３１６の上にある。

【0029】

例えば、導電層３１６は、誘電体層３１４及び誘電体層３１８を含む第１の対の誘電体層の間に介在させることができ、相転移材料層３１２は、誘電体層３１０及び誘電体層３１４を含む第２の対の誘電体層の間に介在させることができる。他の実施形態では、１つ以上の追加の誘電体層、導電層、又は相転移材料層をＭＣＰＣＢ積層に追加することができる。

【0030】

相転移材料層３１２は、ＰＣＢ１００について上述した様々な相転移材料組成物のいずれかを用いて形成することができる。相転移材料層３１２は、ＭＣＰＣＢ３００の使用のための熱除去要件に応じて、様々な厚さで形成することができる。更に、融点又は溶融温度範囲は、熱エネルギーが効率的に吸収されるように、相転移材料によって設定することができる。

【0031】

相転移材料がＭＣＰＣＢ３００から漏出するのを防止するために、相転移材料層３１２は、その縁部の周りを液密に封止することができる。ＭＣＰＣＢ３００の積層構成における様々な層は、上述したような様々な堆積プロセスを含む標準的な製造技術を用いて形成することができる。

【0032】

ＭＣＰＣＢ３００の使用中、相転移材料層３１２は、潜熱によりＭＣＰＣＢ３００に追加の冷却を提供する。相転移中、相転移材料層３１２は、相転移時にエネルギーを吸収して、追加の冷却を提供する。

【0033】

図４は、別の代替実施形態による、ＭＣＰＣＢ４０２の積層構成を含む電子アセンブリ４００を示す。ＭＣＰＣＢ４０２は、例えば、アルミニウム若しくは銅材料、又はそれらの合金から形成することができるメタルコアベース４０４を含む。第１の誘電体層４１０はメタルコアベース４０４の上にあり、相転移材料層４１２は第１の誘電体層４１０の上にあり、第２の誘電体層４１４は相転移材料層４１２の上にある。更に、第２の相転移材料層４１６が第２の誘電体層４１４の上にあり、第３の誘電体層４１８が第２の相転移材料層４１６の上にある。更に、中間導電層４２０が第３の誘電体層４１８の上にあり、第４の誘電体層４２２が中間導電層４２０の上にあり、外側導電層４２４が第４の誘電体層４２２の上にある。

【0034】

センサ又は他の回路素子などの少なくとも１つの電子デバイス４３０は、電子デバイス４３０が外側導電層４２４と接触するように、標準的な接続技術を使用してＭＣＰＣＢ４０２に電気的に結合される。相転移材料層４１２、４１６は、電子デバイス４３０の動作中、ＭＣＰＣＢ４０２の冷却を向上させるために、相転移温度で熱エネルギーを吸収するように構成される。

【0035】

相転移材料層４１２、４１６は、ＰＣＢ１００について上述した様々な相転移材料組成のいずれかを用いて形成することができる。相転移材料層４１２、４１６は、電子デバイス４３０の熱除去要件に応じて、様々な厚さで形成することができる。更に、融点又は溶融温度範囲は、電子デバイス４３０の動作中、熱エネルギーが効率的に吸収されるように、相転移材料によって設定することができる。

【0036】

相転移材料がＭＣＰＣＢ４０２から漏れるのを防止するために、相転移材料層４１２、４１６は、それらの縁部の周りを液密に封止されることができる。ＭＣＰＣＢ４０２の積層構成における様々な層は、上述したような様々な堆積プロセスを含む標準的な製造技術を用いて形成することができる。

【0037】

ＭＣＰＣＢ４０２の使用中、相転移材料層４１２、４１６は、潜熱によりＭＣＰＣＢ４０２に追加の冷却を提供する。相転移中、相転移材料層４１２、４１６は、相転移時にエネルギーを吸収して、追加の冷却を提供する。

【0038】

図５は、別の実施形態による、ＰＣＢ５００の積層構成を示す。ＰＣＢ５００は、第１の誘電体層５１０と、第１の誘電体層５１０上の第１の導電層５１２と、第１の導電層５１２上の相転移材料層５１４と、相転移材料層５１４上の第２の導電層５１６と、第２の導電層５１６上の第２の誘電体層５１８と、を含む。

【0039】

例えば、一対の導電層５１２及び５１６は、誘電体層５１０及び５１８の間に介在していてもよく、相転移材料層５１４は、一対の導電層５１２及び５１６の間に介在していてもよい。他の実施形態では、１つ以上の追加の誘電体層、導電層、又は相転移材料層をＰＣＢ積層に追加することができる。

【0040】

相転移材料層５１４は、ＰＣＢ１００について上述した様々な相転移材料組成物を含むことができる。相転移材料層５１４は、ＰＣＢ５００の使用のための熱除去要件に応じて、様々な厚さで形成することができる。更に、融点又は溶融温度範囲は、熱エネルギーが効率的に吸収されるように、相転移材料によって設定することができる。

【0041】

相転移材料がＰＣＢ５００から漏れるのを防止するために、相転移材料層５１４は、その縁部の周りを液密に封止されることができる。ＰＣＢ５００の積層構成における様々な層は、上述したような様々な堆積プロセスを含む標準的な製造技術を用いて形成することができる。

【0042】

ＰＣＢ５００の使用中、相転移材料層５１４は、潜熱によりＰＣＢ５００に追加の冷却を提供する。相転移中、相転移材料層５１４は、相転移時にエネルギーを吸収して、追加の冷却を提供する。

【0043】

図６は、別の代替実施形態による、ＭＣＰＣＢ６０２の積層構成を含む電子アセンブリ６００を示す。ＭＣＰＣＢ６０２は、例えば、アルミニウム若しくは銅材料、又はそれらの合金から形成することができるメタルコアベース６０４を含む。第１の誘電体層６１０はメタルコアベース６０４の上にあり、第１の相転移材料層６１２は第１の誘電体層６１０の上にあり、第２の誘電体層６１４は第１の相転移材料層６１２の上にある。更に、第１の導電層６１６が第２の誘電体層６１４の上にあり、第３の誘電体層６１８が第１の導電層６１６の上にある。更に、第２の導電層６２０が第３の誘電体層６１８の上にあり、第２の相転移材料層６２２が第２の導電層６２０の上にあり、第３の導電層６２４が第２の相転移材料層６２２の上にある。

【0044】

センサ又は他の回路素子などの少なくとも１つの電子デバイス６３０は、電子デバイス６３０が第３の導電層６２４と接触するように、標準的な接続技術を使用してＭＣＰＣＢ６０２に電気的に結合される。相転移材料層６１２、６２２は、電子デバイス６３０の動作中、ＭＣＰＣＢ６０２の冷却を向上させるために、相転移温度で熱エネルギーを吸収するように構成される。

【0045】

相転移材料層６１２、６２２は、ＰＣＢ１００について上述した様々な相転移材料組成物のいずれかから形成することができる。相転移材料層６１２、６２２は、電子デバイス６３０の熱除去要件に応じて、様々な厚さで形成することができる。更に、融点又は溶融温度範囲は、電子デバイス６３０の動作中、熱エネルギーが効率的に吸収されるように、相転移材料によって設定することができる。

【0046】

相転移材料がＭＣＰＣＢ６０２から漏れるのを防止するために、相転移材料層６１２、６２２は、それらの縁部の周りを液密に封止されることができる。ＭＣＰＣＢ６０２の積層構成における様々な層は、前述したような様々な堆積プロセスを含む標準的な製造技術を使用して形成することができる。

【0047】

ＭＣＰＣＢ６０２の使用中、相転移材料層６１２、６２２は、潜熱によりＭＣＰＣＢ６０２に追加の冷却を提供する。相転移中、相転移材料層６１２、６２２は、相転移時にエネルギーを吸収して、追加の冷却を提供する。

【0048】

図７は、更なる代替実施形態による、ＰＣＢ７０２の積層構成を含む電子アセンブリ７００を示す。ＰＣＢ７０２は、第１の誘電体層７１２の上の上部導電層７１０と、第２の誘電体層７１６の下の下部導電層７１４とを含む。相転移材料層７２０は、第１の誘電体層７１２と第２の誘電体層７１６との間に介在する。相転移材料層７２０の一部分７２２がキャビティ７１８内に保持されるように、少なくとも１つのキャビティ７１８が導電層７１０及び誘電体層７１２内に形成される。

【0049】

更に、センサ又は他の回路素子などの少なくとも１つの電子デバイス７３０は、電子デバイス７３０が導電層７１０と接触し、相転移材料層７２０の部分７２２とも直接接触するように、ＰＣＢ７０２に電気的に結合される。相転移材料層７２０は、電子デバイス７３０の動作中、ＰＣＢ７０２の冷却を向上させるために、相転移温度で熱エネルギーを吸収するように構成される。他の実施形態では、複数の電子部品を、ＰＣＢ７０２内の複数のキャビティを介して相転移材料層７２０に接続することができる。

【0050】

相転移材料層７２０は、ＰＣＢ１００について上述した様々な相転移材料組成物を含むことができる。相転移材料層７２０は、電子デバイス７３０の熱除去要件に応じて様々な厚さで形成することができる。更に、融点又は溶融温度範囲は、電子デバイス７３０の動作中、熱エネルギーが効率的に吸収されるように、相転移材料によって設定することができる。

【0051】

相転移材料がＰＣＢ７０２から漏れるのを防止するために、相転移材料層７２０は、その縁部の周りを液密に封止されることができる。ＰＣＢ７０２の積層構成における様々な層は、上述したような様々な堆積プロセスを含む標準的な製造技術を用いて形成することができる。

【0052】

ＰＣＢ７０２の使用中、相転移材料層７２０は、潜熱によりＰＣＢ７０２に追加の冷却を提供する。相転移中、相転移材料層７２０は、相転移時にエネルギーを吸収して、追加の冷却を提供する。

【0053】

他の代替実施形態では、１つ以上の追加の誘電体層、導電層、又は相転移材料層を電子アセンブリ７００のＰＣＢ積層に追加することができる。例えば、相転移材料層７２０は、２つの導電層の間に介在させることができる。

【0054】

更なる代替実施形態では、電子アセンブリ７００は、プリント回路基板がメタルコアプリント回路基板を含む積層構成を含むことができる。例えば、メタルコアベースを導電層７１４及び誘電体層７１６の下に形成して、ＭＣＰＣＢを形成することができる。

【0055】

図８は、ＰＣＢ又はＭＣＰＣＢ内で相転移材料を使用するときの、温度に対する蓄熱のグラフである。図８は、相転移温度において、相転移の間の温度制御範囲を提供する潜熱が生成されることを示す。

【0056】

例示的な実施形態
実施例１は、複数の積重ね層を含むプリント回路基板を備える電子アセンブリであって、積重ね層が、複数の導電層と、導電層の間にそれぞれ介在する複数の誘電体層と、少なくとも一対の誘電体層又は少なくとも一対の導電層の間に介在する１つ以上の相転移材料層と、を備え、相転移中、１つ以上の相転移材料層が、相転移温度で熱エネルギーを吸収して、プリント回路基板の冷却を強化するように構成されている、電子アセンブリを含む。

【0057】

実施例２は、プリント回路基板の積重ね層が、第１の誘電体層と、第１の誘電体層の下の相転移材料層と、相転移材料層の下の第２の誘電体層と、を備える、実施例１の電子アセンブリを含む。

【0058】

実施例３は、プリント回路基板の積重ね層が、第１の導電層と、第１導電層の下の相転移材料層と、相転移材料層の下の第２導電層と、を備える、実施例２の電子アセンブリを含む。

【0059】

実施例４は、１つ以上の相転移材料層が、パラフィンワックス、テレフタル酸ジメチル、Ｄ－マンニトール、アジピン酸、チオシアン酸カリウム、ハイドロキノン、又はベンズアニリドを含む、実施例１～３のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0060】

実施例５は、１つ以上の相転移材料層が、液密に封止された縁部を有する、実施例１～４のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0061】

実施例６は、プリント回路基板に電気的に結合された少なくとも１つの電子デバイスを更に備える、実施例１～５のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0062】

実施例７は、複数の積重ね層を含むメタルコアプリント回路基板を備える電子アセンブリであって、積重ね層が、メタルコアベース層と、メタルコアベース層の上の複数の誘電体層と、誘電体層の間にそれぞれ介在する複数の導電層と、少なくとも一対の誘電体層又は少なくとも一対の導電層の間に介在する１つ以上の相転移材料層と、を備え、相転移中、相転移材料層が、相転移温度で熱エネルギーを吸収して、メタルコアプリント回路基板の冷却を強化するように構成されている、電子アセンブリを含む。

【0063】

実施例８は、メタルコアプリント回路基板の積重ね層が、第１の誘電体層と、第１の誘電体層の下の相転移材料層と、相転移材料層の下の第２の誘電体層と、を備える、実施例７の電子アセンブリを含む。

【0064】

実施例９は、メタルコアプリント回路基板の積重ね層が、第１の導電層と、第１導電層の下の相転移材料層と、相転移材料層の下の第２導電層と、を備える、実施例８の電子アセンブリを含む。

【0065】

実施例１０は、メタルコアベースが、アルミニウム、銅、又はそれらの合金を含む、実施例７～９のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0066】

実施例１１は、１つ以上の相転移材料層が、パラフィンワックス、テレフタル酸ジメチル、Ｄ－マンニトール、アジピン酸、チオシアン酸カリウム、ハイドロキノン、又はベンズアニリドを含む、実施例７～１０のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0067】

実施例１２は、１つ以上の相転移材料層が、液密に封止された縁部を有する、実施例７～１１のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0068】

実施例１３は、プリント回路基板に電気的に結合された少なくとも１つの電子デバイスを更に備える、実施例７～１２のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0069】

実施例１４は、電子アセンブリであって、複数の積重ね層を含むプリント回路基板であって、積重ね層が、複数の導電層と、導電層間に介在する複数の誘電体層と、少なくとも一対の誘電体層又は少なくとも一対の導電層間に介在する相転移材料層と、を備え、少なくとも１つのキャビティが、導電層のうちの少なくとも１つ及び誘電体層のうちの少なくとも１つによって画定されて、それにより、相転移材料層の一部が少なくとも１つのキャビティ内に保持される、プリント回路基板と、プリント回路基板に電気的に結合された少なくとも１つの電子デバイスであって、電子デバイスが、導電層のうちの少なくとも１つと接触し、少なくとも１つのキャビティ内の相転移材料層の一部とも接触する、少なくとも１つの電子デバイスと、を備え、相転移中、相転移材料層が、相転移温度で熱エネルギーを吸収して、プリント回路基板の冷却を強化するように構成されている、電子アセンブリを含む。

【0070】

実施例１５は、プリント回路基板の積重ね層が、第１の誘電体層と、第１の誘電体層の下の相転移材料層と、相転移材料層の下の第２の誘電体層と、を備える、実施例１４の電子アセンブリを含む。

【0071】

実施例１６は、プリント回路基板の積重ね層が、第１の導電層と、第１導電層の下の相転移材料層と、相転移材料層の下の第２導電層と、を備える、実施例１４の電子アセンブリを含む。

【0072】

実施例１７は、相転移材料層が、パラフィンワックス、テレフタル酸ジメチル、Ｄ－マンニトール、アジピン酸、チオシアン酸カリウム、ハイドロキノン、又はベンズアニリドを含む、実施例１４～１６のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0073】

実施例１８は、相転移材料層が、液密に封止された縁部を有する、実施例１４～１７のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0074】

実施例１９は、プリント回路基板が、メタルコアプリント回路基板を含む、実施例１４～１８のいずれかの電子アセンブリを含む。

【0075】

以上から、例解目的のために具体的な実施形態が記載されてきたが、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解されるであろう。したがって、記載された実施形態は、全ての点において、例解的であるに過ぎず、限定的ではないと見なされるべきである。更に、特許請求の範囲の意味及び等価範囲内にある全ての変更は、それらの範囲内に包含されるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【外国語明細書】