Les équipements électroniques génèrent une certaine quantité de chaleur pendant leur fonctionnement, ce qui entraîne une augmentation rapide de leur température interne. Si cette chaleur n'est pas dissipée à temps, l'équipement continuera de chauffer et, par conséquent, l'appareil tombera en panne. La fiabilité et les performances de l'équipement électronique s'en trouveront diminuées.
Il est donc essentiel d'assurer une bonne dissipation thermique du circuit imprimé. La dissipation thermique est un élément essentiel du circuit imprimé. Nous allons donc aborder la technique de dissipation thermique ci-dessous.
01
Dissipation de la chaleur à travers la carte PCB elle-même Les cartes PCB actuellement largement utilisées sont des substrats en tissu de verre plaqué cuivre/époxy ou des substrats en tissu de verre en résine phénolique, et une petite quantité de cartes plaquées cuivre à base de papier sont utilisées.
Bien que ces substrats présentent d'excellentes propriétés électriques et de traitement, leur dissipation thermique est médiocre. En tant que méthode de dissipation thermique pour les composants à forte température, il est quasiment impossible d'attendre de la résine du circuit imprimé qu'elle conduise la chaleur, mais plutôt qu'elle la dissipe de la surface du composant vers l'air ambiant.
Cependant, comme les produits électroniques sont entrés dans l'ère de la miniaturisation des composants, du montage à haute densité et de l'assemblage à haute température, il ne suffit pas de compter sur la surface d'un composant avec une très petite surface pour dissiper la chaleur.
Parallèlement, l'utilisation intensive de composants montés en surface tels que les QFP et les BGA entraîne un transfert important de chaleur vers le circuit imprimé. Par conséquent, la meilleure solution pour résoudre ce problème de dissipation thermique consiste à améliorer la capacité de dissipation thermique du circuit imprimé lui-même, en contact direct avec l'élément chauffant, par conduction ou rayonnement.
Il est donc essentiel d'assurer une bonne dissipation thermique du circuit imprimé. La dissipation thermique est un élément essentiel du circuit imprimé. Nous allons donc aborder la technique de dissipation thermique ci-dessous.
01
Dissipation de la chaleur à travers la carte PCB elle-même Les cartes PCB actuellement largement utilisées sont des substrats en tissu de verre plaqué cuivre/époxy ou des substrats en tissu de verre en résine phénolique, et une petite quantité de cartes plaquées cuivre à base de papier sont utilisées.
Bien que ces substrats présentent d'excellentes propriétés électriques et de traitement, leur dissipation thermique est médiocre. En tant que méthode de dissipation thermique pour les composants à forte température, il est quasiment impossible d'attendre de la résine du circuit imprimé qu'elle conduise la chaleur, mais plutôt qu'elle la dissipe de la surface du composant vers l'air ambiant.
Cependant, comme les produits électroniques sont entrés dans l'ère de la miniaturisation des composants, du montage à haute densité et de l'assemblage à haute température, il ne suffit pas de compter sur la surface d'un composant avec une très petite surface pour dissiper la chaleur.
Parallèlement, l'utilisation intensive de composants montés en surface tels que les QFP et les BGA entraîne un transfert important de chaleur vers le circuit imprimé. Par conséquent, la meilleure solution pour résoudre ce problème de dissipation thermique consiste à améliorer la capacité de dissipation thermique du circuit imprimé lui-même, en contact direct avec l'élément chauffant, par conduction ou rayonnement.
Lorsque l'air circule, il a toujours tendance à circuler dans des zones à faible résistance. Par conséquent, lors de la configuration des composants sur un circuit imprimé, il est important d'éviter de laisser un espace d'air important dans une zone donnée. La configuration de plusieurs circuits imprimés sur l'ensemble de la machine doit également tenir compte de ce problème.
Il est préférable de placer l'appareil thermosensible dans la zone la plus basse (par exemple, en dessous). Ne le placez jamais directement au-dessus de l'appareil chauffant. Il est préférable de disposer plusieurs appareils en quinconce sur le plan horizontal.
Placez les appareils les plus gourmands en énergie et en chaleur à proximité de l'emplacement idéal pour leur dissipation thermique. Évitez de placer des appareils à forte chaleur sur les coins et les bords périphériques du circuit imprimé, sauf si un dissipateur thermique est installé à proximité.
Lors de la conception de la résistance de puissance, choisissez un appareil aussi grand que possible et faites en sorte qu'il dispose de suffisamment d'espace pour la dissipation de la chaleur lors du réglage de la disposition de la carte imprimée.
Composants à forte production de chaleur, radiateurs et plaques conductrices de chaleur. Lorsqu'un petit nombre de composants du circuit imprimé génèrent une quantité importante de chaleur (moins de 3), un dissipateur thermique ou un caloduc peut être ajouté aux composants générateurs de chaleur. Lorsque la température ne peut être abaissée, un radiateur avec ventilateur peut être utilisé pour améliorer la dissipation thermique.
Lorsque le nombre de dispositifs de chauffage est important (plus de 3), un grand cache de dissipation thermique (carte) peut être utilisé. Il s'agit d'un dissipateur thermique spécial personnalisé en fonction de la position et de la hauteur du dispositif de chauffage sur le circuit imprimé, ou d'un grand dissipateur thermique plat découpé à différentes hauteurs de composants. Le cache de dissipation thermique est intégralement fixé à la surface du composant et entre en contact avec chaque composant pour dissiper la chaleur.
Cependant, la dissipation thermique est insuffisante en raison du manque de régularité de la hauteur lors de l'assemblage et du soudage des composants. Un tampon thermique à changement de phase souple est généralement ajouté à la surface du composant pour améliorer la dissipation thermique.
03
Pour les équipements qui adoptent le refroidissement par air par convection libre, il est préférable de disposer les circuits intégrés (ou autres dispositifs) verticalement ou horizontalement.
04
Adopter une conception de câblage rationnelle pour dissiper la chaleur. La résine de la plaque étant peu conductrice thermiquement et les lignes et trous de la feuille de cuivre étant de bons conducteurs thermiques, l'augmentation de la quantité de feuille de cuivre restante et du nombre de trous de conduction thermique constitue le principal moyen de dissiper la chaleur. Pour évaluer la capacité de dissipation thermique du circuit imprimé, il est nécessaire de calculer la conductivité thermique équivalente (neuf équivalents) du matériau composite, composé de différents matériaux de conductivité thermique différente, constituant le substrat isolant du circuit imprimé.
Les composants d'un même circuit imprimé doivent être disposés autant que possible en fonction de leur pouvoir calorifique et de leur degré de dissipation thermique. Les composants à faible pouvoir calorifique ou à faible résistance thermique (tels que les transistors à faible signal, les circuits intégrés de petite taille, les condensateurs électrolytiques, etc.) doivent être placés dans le flux d'air de refroidissement. Les composants à forte chaleur ou à forte résistance thermique (tels que les transistors de puissance, les circuits intégrés de grande taille, etc.) doivent être placés en aval du flux d'air de refroidissement.
06
Dans le sens horizontal, les dispositifs de haute puissance sont disposés aussi près que possible du bord de la carte imprimée pour raccourcir le chemin de transfert de chaleur ; dans le sens vertical, les dispositifs de haute puissance sont disposés aussi près que possible du haut de la carte imprimée pour réduire l'influence de ces dispositifs sur la température des autres dispositifs.
07
La dissipation thermique de la carte imprimée dans l'équipement repose principalement sur le flux d'air, le chemin du flux d'air doit donc être étudié lors de la conception et l'appareil ou la carte de circuit imprimé doit être configuré de manière raisonnable.
Lorsque l'air circule, il a toujours tendance à circuler dans des endroits à faible résistance. Par conséquent, lors de la configuration des appareils sur un circuit imprimé, évitez de laisser un grand espace d'air dans une certaine zone.
La configuration de plusieurs cartes de circuits imprimés dans l'ensemble de la machine doit également prêter attention au même problème.
08
Il est préférable de placer l'appareil thermosensible dans la zone la plus basse (par exemple, en dessous). Ne le placez jamais directement au-dessus de l'appareil chauffant. Il est préférable de disposer plusieurs appareils en quinconce sur le plan horizontal.
09
Placez les composants les plus gourmands en énergie et en chaleur à proximité de l'emplacement optimal pour leur dissipation thermique. Évitez de placer des composants à forte chaleur sur les coins et les bords périphériques du circuit imprimé, sauf si un dissipateur thermique est installé à proximité. Lors de la conception de la résistance de puissance, choisissez un composant aussi grand que possible et prévoyez suffisamment d'espace pour la dissipation thermique lors de l'ajustement de la disposition du circuit imprimé.