Pieter Edelman
3 December 2008

Wessel Wits van de Universiteit Twente heeft voor zijn promotieonderzoek een PCB gemaakt met een geïntegreerd vloeistofverdampingssysteem om de chipcomponenten te koelen. Ook integreerde hij luchtkoeling in de printplaat. Hij hoopt morgen te promoveren op beide uitvindingen, waarvoor octrooi is aangevraagd.

Het eerste ontwerp gaat uit van luchtkoeling. Via uitgekiende openingen in de printplaat onder de elektronische componenten kan de rondgepompte lucht veel beter circuleren. Het tweede ontwerp gebruikt een warmtepijp, een systeem dat verdamping en condensatie van vloeistof gebruikt om warmte te transporteren naar een koelere plek. Daarmee is de warmte weg te voeren bij de chipcomponenten en op een plek te dumpen waar deze makkelijker weg kan. In een warmtepijp is de druk zodanig dat de vloeistof zich gedeeltelijk in vloeibare en gedeeltelijk in gasvormige fase bevindt. Door externe warmte aan een zijde verdampt daar een deel van de vloeistof. Dit gas verspreidt zich door het drukverschil naar de koelere delen van de buis, waar het condenseert en de warmte afstaat. Een pomp is niet nodig.

Warmtepijp_web
UT-promovendus Wessel Wits verzon een manier om warmtepijpen direct in de printplaat te integreren met standaard fabricagetechnieken. Daardoor is de koeling sterk te verbeteren zonder de productiekosten te sterk op te drijven.

Warmtepijpen worden al langer gebruikt om elektronicacomponenten te koelen. In deze toepassing leveren ze ongeveer drie keer meer koelvermogen dan een koperen warmtewisselaar van vergelijkbare grootte. Ook weegt de structuur ongeveer drie keer minder. Tot nog toe werden ze echter apart gefabriceerd en moesten ze als onderdeel op de PCB worden gemonteerd. Wits legt zijn koeler direct aan tussen de plasticlagen via een grotendeels standaard proces voor het maken van multilaags printplaten. In zijn procedé worden twee opeenvolgende PCB-panels bekleed met een metalen laag, waarvan er een groeven bevat. Op elkaar gemonteerd vormen de metaallagen samen de afgesloten ruimte voor de warmtepijp. Via een kanaal naar het oppervlakte, afgesloten met een membraan, kunnen gassen en vloeistof geïnjecteerd of worden verwijderd. De elektronische componenten die de warmte genereren, maken met metalen via‘s contact met de koeler.

Het maken van de warmtepijp in het standaard PCB-fabricageproces scheelt een extra component en montagestap. Bovendien is de vorm van de warmtepijp flexibel, wat de PCB-ontwerper meer vrijheid geeft.

 advertorial 

Free webinar ‘Modernizing your code base with C++20’

As many production tool chains now adopt C++20 features, the potential this brings is unlocked. What advantages can recent versions offer to your code base? In this webinar we’ll look at the great improvements C++ has gone through and how features like concepts and ranges can transform your code. Register for video access.