PCB Tecnico - Quali sono le modalità di raffreddamento del circuito stampato

1. Alto dispositivo di riscaldamento con dissipatore di calore e piastra di conduzione di calore

Quando ci sono alcuni componenti nel PCB con calore elevato (meno di 3), dissipatore di calore o tubo di conduzione del calore può essere aggiunto al dispositivo di riscaldamento. Quando la temperatura non può essere abbassata, dissipatore di calore con ventilatore può essere utilizzato per migliorare l'effetto di dissipazione del calore. Quando il numero di dispositivi di riscaldamento è grande (più di 3), può essere utilizzato un grande dissipatore di calore (piastra). Si tratta di un radiatore speciale personalizzato in base alla posizione e all'altezza del dispositivo di riscaldamento sulla scheda PCB o di un grande radiatore piatto per tagliare la diversa posizione di altezza del componente. Il coperchio di dissipazione del calore è fibbiato sulla superficie del componente nel suo complesso e la dissipazione del calore è a contatto con ogni componente. Tuttavia, l'effetto di dissipazione del calore non è buono a causa della scarsa consistenza dei componenti. Il cuscinetto termico morbido del cambio di fase viene solitamente aggiunto sulla superficie del componente per migliorare l'effetto di dissipazione del calore.

2. dissipazione di calore attraverso la scheda PCB

Attualmente, le schede PCB ampiamente utilizzate sono panno di vetro epossidico o panno di vetro resina fenolica rivestito di rame e una piccola quantità di cartone di rame rivestito di carta. Sebbene questi substrati abbiano eccellenti proprietà elettriche e proprietà di lavorazione, hanno scarsa dissipazione del calore. Come modo di dissipazione del calore per componenti ad alto riscaldamento, difficilmente ci si può aspettare che il calore venga trasmesso dalla RESINA del PCB stesso, ma la dissipazione del calore dalla superficie dei componenti all'aria circostante. Tuttavia, poiché i prodotti elettronici sono entrati nell'era della miniaturizzazione dei componenti, dell'installazione ad alta densità e dell'assemblaggio termico elevato, non è sufficiente dissipare il calore solo dalla superficie di componenti con superficie molto piccola. Allo stesso tempo, a causa dell'ampio uso di componenti montati in superficie come QFP e BGA, una grande quantità di calore generato dai componenti viene trasmessa alla scheda PCB. Pertanto, il modo migliore per risolvere il problema di dissipazione del calore è migliorare la capacità di dissipazione del calore del PCB direttamente a contatto con l'elemento riscaldante e condurre o emettere attraverso scheda PCB.

3. Adottare la progettazione ragionevole del cablaggio per raggiungere la dissipazione del calore

Poiché la resina nel foglio ha scarsa conducibilità termica e le linee e i fori della lamina di rame sono buoni conduttori di calore, quindi migliorare il tasso residuo della lamina di rame e aumentare i fori di conduzione del calore sono il mezzo principale di dissipazione del calore.

Per valutare la capacità di dissipazione del calore del PCB, è necessario calcolare il coefficiente di conducibilità termica equivalente (nove eq) del substrato isolante per PCB, che è composto da vari materiali con conducibilità termica diversa.

4. Per le apparecchiature raffreddate da aria di convezione libera, è meglio disporre circuiti integrati (o altri dispositivi) in lunghezze longitudinali o trasversali.

5. I dispositivi sulla stessa scheda stampata devono essere disposti per quanto possibile in base al loro potere calorifico e al grado di dissipazione del calore. I dispositivi con basso potere calorifico o scarsa resistenza al calore (come piccoli transistor di segnale, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.) devono essere posizionati nella parte superiore del flusso d'aria di raffreddamento (ingresso). I dispositivi con alto potere calorifico o buona resistenza al calore (come transistor di potenza, circuiti integrati su larga scala, ecc.) sono posizionati al più a valle del flusso d'aria di raffreddamento.

6. in direzione orizzontale, i dispositivi ad alta potenza dovrebbero essere disposti il più vicino possibile al bordo della scheda stampata per accorciare il percorso di trasferimento del calore; In direzione verticale, i dispositivi ad alta potenza sono disposti il più vicino possibile alla scheda stampata, in modo da ridurre l'influenza di questi dispositivi sulla temperatura di altri dispositivi quando funzionano.

7. il dispositivo sensibile alla temperatura è posizionato meglio nell'area di temperatura più bassa (come il fondo dell'apparecchiatura), non metterlo sul dispositivo di riscaldamento è direttamente sopra, più dispositivi sono il layout sfalsato migliore sul piano orizzontale.

8. la dissipazione del calore del bordo stampato nell'apparecchiatura dipende principalmente dal flusso d'aria, quindi il percorso del flusso d'aria dovrebbe essere studiato nella progettazione e il dispositivo o il circuito stampato dovrebbe essere ragionevolmente configurato. Il flusso d'aria tende sempre a fluire dove la resistenza è piccola, quindi quando si configurano dispositivi su circuiti stampati, evitare di avere un ampio spazio aereo in una certa area. La configurazione di più circuiti stampati in tutta la macchina dovrebbe prestare attenzione allo stesso problema.

9. Evitare la concentrazione di punti caldi sul PCB, distribuire il potere uniformemente sulla scheda PCB per quanto possibile e mantenere le prestazioni della temperatura superficiale PCB uniformi e coerenti. Spesso è difficile ottenere una distribuzione uniforme rigorosa nel processo di progettazione, ma è necessario evitare aree con densità di potenza troppo elevata, in modo da non influenzare il normale funzionamento dell'intero circuito. Se possibile, è necessario analizzare le prestazioni termiche del circuito stampato. Ad esempio, il modulo software di analisi dell'indice di prestazione termica aggiunto in alcuni software professionali di progettazione PCB può aiutare i progettisti a ottimizzare la progettazione del circuito.

10. Posizionare i dispositivi con il più alto consumo energetico e dissipazione del calore vicino alla posizione migliore per dissipazione del calore. Non posizionare componenti caldi negli angoli e bordi della scheda stampata a meno che non vi sia un dispositivo di raffreddamento vicino ad essa. Nella progettazione della resistenza di potenza più grande possibile scegliere un dispositivo più grande, e nella regolazione del layout della scheda stampata in modo che ci sia abbastanza spazio per dissipazione del calore.

11. I dispositivi ad alta dissipazione del calore dovrebbero essere collegati al substrato per ridurre al minimo la resistenza termica tra di loro. Per soddisfare meglio i requisiti delle caratteristiche termiche, alcuni materiali di conducibilità termica (come uno strato di gel di silice di conducibilità termica) possono essere utilizzati sul fondo del chip e una certa area di contatto può essere mantenuta per la dissipazione del calore del dispositivo.

12. Collegamento tra dispositivo e substrato:

(1) accorciare il più possibile la lunghezza di piombo del dispositivo;

(2) Quando si selezionano i dispositivi ad alta potenza, si deve considerare la conducibilità termica del materiale di piombo e si deve selezionare la sezione trasversale massima del piombo per quanto possibile;

(3) Selezionare i dispositivi con più pin.

13. Selezione dell'imballaggio del dispositivo:

(1) Quando si considera la progettazione termica, occorre prestare attenzione alla descrizione dell'imballaggio del dispositivo e alla sua conducibilità termica;

(2) dovrebbe essere presa in considerazione la possibilità di fornire un buon percorso di conduzione termica tra il substrato e il pacchetto del dispositivo;

(3) Nel percorso di conduzione del calore dovrebbe evitare la divisione dell'aria, se questa situazione può essere riempita con materiali conduttivi termici.