Aceste 10 metode simple și practice de disipare a căldurii pe PCB

De la PCB World

În cazul echipamentelor electronice, o anumită cantitate de căldură este generată în timpul funcționării, astfel încât temperatura internă a echipamentului crește rapid. Dacă căldura nu este disipată la timp, echipamentul va continua să se încălzească, iar dispozitivul se va defecta din cauza supraîncălzirii. Fiabilitatea performanței echipamentului electronic va scădea.

Prin urmare, este foarte important să se efectueze un tratament bun de disipare a căldurii pe placa de circuit. Disiparea căldurii pe placa de circuit PCB este o legătură foarte importantă, așa că, despre tehnica de disipare a căldurii pe placa de circuit PCB, haideți să o discutăm împreună mai jos.

01
Disiparea căldurii prin placa PCB în sine Plăcile PCB utilizate pe scară largă în prezent sunt substraturi din pânză de sticlă placate cu cupru/epoxid sau substraturi din pânză de sticlă din rășină fenolică, și o cantitate mică de plăci placate cu cupru pe bază de hârtie.

Deși aceste substraturi au proprietăți electrice și de procesare excelente, ele au o disipare slabă a căldurii. Ca metodă de disipare a căldurii pentru componentele cu temperaturi ridicate, este aproape imposibil să ne așteptăm ca rășina PCB-ului în sine să conducă căldura, ci să disipeze căldura de la suprafața componentei în aerul din jur.

Totuși, pe măsură ce produsele electronice au intrat în era miniaturizării componentelor, a montării de înaltă densitate și a asamblării cu încălzire ridicată, nu este suficient să ne bazăm pe suprafața unei componente cu o suprafață foarte mică pentru a disipa căldura.

În același timp, datorită utilizării extensive a componentelor cu montare la suprafață, cum ar fi QFP și BGA, căldura generată de componente este transferată către placa PCB într-o cantitate mare. Prin urmare, cea mai bună modalitate de a rezolva problema disipării căldurii este îmbunătățirea capacității de disipare a căldurii chiar a PCB-ului care este în contact direct cu elementul de încălzire. Condusă sau radiată.

Aspectul PCB-ului
Dispozitivele termosensibile sunt amplasate în zona cu vânt rece.

Dispozitivul de detectare a temperaturii este plasat în poziția cea mai fierbinte.

Dispozitivele de pe aceeași placă imprimată ar trebui aranjate pe cât posibil în funcție de puterea lor calorică și de gradul de disipare a căldurii. Dispozitivele cu putere calorică mică sau rezistență termică slabă (cum ar fi tranzistoarele de semnal mic, circuitele integrate de dimensiuni mici, condensatoarele electrolitice etc.) ar trebui plasate în fluxul de aer de răcire. În fluxul superior (la intrare), dispozitivele cu căldură sau rezistență termică mare (cum ar fi tranzistoarele de putere, circuitele integrate de dimensiuni mari etc.) sunt plasate cel mai în aval de fluxul de aer de răcire.

Pe direcție orizontală, dispozitivele de mare putere sunt plasate cât mai aproape de marginea plăcii imprimate pentru a scurta calea de transfer de căldură; pe direcție verticală, dispozitivele de mare putere sunt plasate cât mai aproape de partea superioară a plăcii imprimate pentru a reduce impactul acestor dispozitive asupra temperaturii altor dispozitive atunci când funcționează.

Disiparea căldurii de pe placa imprimată din echipament se bazează în principal pe fluxul de aer, așadar traseul fluxului de aer ar trebui studiat în timpul proiectării, iar dispozitivul sau placa cu circuite imprimate ar trebui configurate în mod rezonabil.

Adesea este dificil să se obțină o distribuție uniformă strictă în timpul procesului de proiectare, dar trebuie evitate zonele cu densitate de putere prea mare pentru a preveni ca punctele fierbinți să afecteze funcționarea normală a întregului circuit.

Dacă este posibil, este necesar să se analizeze eficiența termică a circuitului imprimat. De exemplu, modulul software de analiză a indicelui de eficiență termică adăugat în unele programe profesionale de proiectare PCB poate ajuta proiectanții să optimizeze designul circuitului.

02
Componente generatoare de căldură puternică, plus radiatoare și plăci termoconductoare. Când un număr mic de componente din PCB generează o cantitate mare de căldură (mai puțin de 3), se poate adăuga un radiator sau o conductă de căldură la componentele generatoare de căldură. Când temperatura nu poate fi redusă, se poate utiliza un radiator cu ventilator pentru a îmbunătăți efectul de disipare a căldurii.

Când numărul de dispozitive de încălzire este mare (mai mult de 3), se poate utiliza un capac (placă) mare de disipare a căldurii, care este un radiator special personalizat în funcție de poziția și înălțimea dispozitivului de încălzire pe PCB sau un radiator plat mare. Se pot decupa componentele în diferite poziții de înălțime. Capacul de disipare a căldurii este fixat integral pe suprafața componentei și intră în contact cu fiecare componentă pentru a disipa căldura.

Totuși, efectul de disipare a căldurii nu este bun din cauza consistenței slabe a înălțimii în timpul asamblării și sudării componentelor. De obicei, pe suprafața componentei se adaugă o compresă termică moale cu schimbare de fază pentru a îmbunătăți efectul de disipare a căldurii.

03
Pentru echipamentele care adoptă răcirea cu aer prin convecție liberă, este recomandat să se aranjeze circuitele integrate (sau alte dispozitive) pe verticală sau pe orizontală.

04
Adoptați un design rezonabil al cablajului pentru a realiza disiparea căldurii. Deoarece rășina din placă are o conductivitate termică slabă, iar liniile și orificiile din folia de cupru sunt buni conductori de căldură, creșterea ratei de reziduu a foliei de cupru și creșterea numărului de orificii de conducție termică sunt principalele mijloace de disipare a căldurii. Pentru a evalua capacitatea de disipare a căldurii a PCB-ului, este necesar să se calculeze conductivitatea termică echivalentă (nouă echivalenți) a materialului compozit compus din diverse materiale cu conductivitate termică diferită - substratul izolator pentru PCB.

05
Dispozitivele de pe aceeași placă imprimată ar trebui aranjate pe cât posibil în funcție de puterea lor calorică și de gradul de disipare a căldurii. Dispozitivele cu putere calorică scăzută sau rezistență termică slabă (cum ar fi tranzistoarele de semnal mic, circuitele integrate de dimensiuni mici, condensatoarele electrolitice etc.) ar trebui plasate în fluxul de aer de răcire. În fluxul superior (la intrare), dispozitivele cu căldură sau rezistență termică mare (cum ar fi tranzistoarele de putere, circuitele integrate de dimensiuni mari etc.) sunt plasate cel mai în aval de fluxul de aer de răcire.

06
Pe direcție orizontală, dispozitivele de mare putere sunt amplasate cât mai aproape de marginea plăcii imprimate pentru a scurta calea de transfer termic; pe direcție verticală, dispozitivele de mare putere sunt amplasate cât mai aproape de partea superioară a plăcii imprimate pentru a reduce influența acestor dispozitive asupra temperaturii altor dispozitive.

07
Disiparea căldurii de pe placa imprimată din echipament se bazează în principal pe fluxul de aer, așadar traseul fluxului de aer ar trebui studiat în timpul proiectării, iar dispozitivul sau placa cu circuite imprimate ar trebui configurate în mod rezonabil.

Când aerul circulă, acesta tinde întotdeauna să curgă în locuri cu rezistență scăzută, așa că atunci când configurați dispozitive pe o placă de circuit imprimat, evitați să lăsați un spațiu mare de aer într-o anumită zonă.

Configurația mai multor plăci cu circuite imprimate în întreaga mașină ar trebui să acorde atenție aceleiași probleme.

08
Dispozitivul sensibil la temperatură este cel mai bine amplasat în zona cu cea mai scăzută temperatură (cum ar fi partea de jos a dispozitivului). Nu îl amplasați niciodată direct deasupra dispozitivului de încălzire. Cel mai bine este să amplasați mai multe dispozitive pe plan orizontal.

09
Plasați dispozitivele cu cel mai mare consum de energie și generare de căldură în apropierea celei mai bune poziții pentru disiparea căldurii. Nu amplasați dispozitive cu încălzire puternică în colțurile și marginile periferice ale plăcii imprimate, cu excepția cazului în care este amplasat un radiator în apropierea acesteia. La proiectarea rezistorului de putere, alegeți un dispozitiv cât mai mare posibil și asigurați-vă că are suficient spațiu pentru disiparea căldurii atunci când ajustați amplasarea plăcii imprimate.

10
Evitați concentrarea punctelor fierbinți pe PCB, distribuiți puterea uniform pe placa PCB cât mai mult posibil și mențineți performanța temperaturii suprafeței PCB uniformă și consistentă.