Công nghệ PCB - Phương pháp tản nhiệt bộ khuếch tán nhiệt cao

1. Bộ phận làm nóng cao cộng với tản nhiệt và tấm dẫn nhiệt

Khi một số lượng nhỏ các thành phần trong bảng mạch PCB tạo ra nhiều nhiệt (dưới 3), một bộ tản nhiệt hoặc ống nhiệt có thể được thêm vào thiết bị sưởi ấm. Khi nhiệt độ không thể giảm, bộ tản nhiệt có quạt có thể được sử dụng để tăng cường tản nhiệt. Khi số lượng thiết bị sưởi ấm lớn (hơn 3), nắp tản nhiệt lớn (tấm) có thể được sử dụng, đây là bộ tản nhiệt đặc biệt được tùy chỉnh theo vị trí và độ cao của thiết bị sưởi ấm trên PCB, hoặc bộ tản nhiệt phẳng lớn. Cắt các vị trí chiều cao thành phần khác nhau. Nắp tản nhiệt được khóa toàn bộ trên bề mặt thành phần, tiếp xúc với từng bộ phận để tản nhiệt. Tuy nhiên, do tính nhất quán cao của các thành phần trong quá trình lắp ráp và hàn, tản nhiệt kém. Thông thường, một miếng đệm nhiệt chuyển pha mềm được thêm vào bề mặt của phần tử để cải thiện hiệu quả tản nhiệt.

2. Tản nhiệt thông qua bảng PCB chính nó

Hiện nay, bảng PCB được sử dụng rộng rãi là chất nền vải thủy tinh mạ đồng/epoxy hoặc chất nền vải thủy tinh nhựa phenolic, sử dụng một lượng nhỏ các tấm đồng mạ trên cơ sở giấy. Mặc dù các chất nền này có tính chất điện và xử lý tuyệt vời, chúng ít tản nhiệt hơn. Là một con đường tản nhiệt cho các bộ phận có nhiệt độ cao, gần như không thể mong đợi nhiệt từ nhựa từ chính PCB dẫn nhiệt, nhưng thay vào đó, nó sẽ tỏa nhiệt từ bề mặt của thành phần vào không khí xung quanh. Tuy nhiên, khi các thiết bị điện tử bước vào kỷ nguyên thu nhỏ linh kiện, lắp đặt mật độ cao và lắp ráp hệ thống sưởi cao, chỉ dựa vào bề mặt của các bộ phận có diện tích bề mặt rất nhỏ để tản nhiệt là không đủ. Đồng thời, do việc sử dụng rộng rãi các yếu tố gắn trên bề mặt như QFP và BGA, rất nhiều nhiệt được tạo ra bởi các yếu tố này được chuyển sang bảng mạch PCB. Do đó, cách tốt nhất để giải quyết vấn đề tản nhiệt là tăng khả năng tản nhiệt của chính PCB tiếp xúc trực tiếp với các yếu tố làm nóng thông qua bảng mạch PCB. Phóng, phóng.

3. Sử dụng thiết kế dây hợp lý để đạt được tản nhiệt

Vì nhựa trong tấm có độ dẫn nhiệt kém, trong khi dây và lỗ đồng là chất dẫn nhiệt tốt, tăng tỷ lệ còn lại của lá đồng và lỗ dẫn nhiệt là phương tiện chính để tản nhiệt.

Để đánh giá khả năng tản nhiệt của PCB, cần phải tính toán độ dẫn nhiệt tương đương (chín tương đương) của vật liệu composite bao gồm các vật liệu khác nhau với độ dẫn nhiệt khác nhau - chất nền cách điện của PCB.

4. Đối với các thiết bị sử dụng làm mát không khí đối lưu tự do, tốt nhất là sắp xếp mạch tích hợp (hoặc các thiết bị khác) theo chiều dọc hoặc chiều ngang.

5. Các thiết bị trên cùng một bảng in nên được sắp xếp càng nhiều càng tốt theo giá trị nhiệt và mức độ tản nhiệt của chúng. Các thiết bị có giá trị nhiệt thấp hoặc chịu nhiệt kém (ví dụ: bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, mạch tích hợp nhỏ, tụ điện điện phân, v.v.) nên được đặt ở tầng trên cùng của luồng không khí làm mát (ở lối vào), Và các thiết bị có sức đề kháng nhiệt hoặc nhiệt lớn (ví dụ: bóng bán dẫn công suất, mạch tích hợp quy mô lớn, v.v.) được đặt ở phần dưới cùng của luồng không khí làm mát.

6. Theo hướng ngang, các thiết bị công suất cao nên càng gần cạnh của tấm in càng tốt để rút ngắn đường truyền nhiệt; Theo chiều dọc, các thiết bị công suất cao nên càng gần đầu bảng in càng tốt để giảm nhiệt độ khi các thiết bị khác hoạt động. Ảnh hưởng

7. Các thiết bị nhạy cảm hơn với nhiệt độ được đặt tốt nhất ở khu vực nhiệt độ thấp nhất (chẳng hạn như dưới cùng của thiết bị). Không đặt nó trực tiếp trên thiết bị sưởi ấm. Tốt nhất là so le nhiều thiết bị trên một bề mặt nằm ngang.

8. tản nhiệt của bảng mạch in trong thiết bị chủ yếu dựa vào luồng không khí, vì vậy đường dẫn luồng không khí nên được nghiên cứu khi thiết kế và thiết bị hoặc bảng mạch in được cấu hình hợp lý. Khi không khí di chuyển, nó luôn có xu hướng di chuyển ở những nơi có lực cản thấp, vì vậy khi cấu hình thiết bị trên bảng mạch in, tránh để lại không phận lớn trong một khu vực nhất định. Cấu hình của nhiều bảng mạch in trong toàn bộ máy cũng nên chú ý đến các vấn đề tương tự.

9. Tránh các điểm nóng tập trung vào PCB, phân phối điện đồng đều trên bảng PCB càng nhiều càng tốt, giữ cho hiệu suất nhiệt độ bề mặt PCB đồng đều và nhất quán. Trong quá trình thiết kế, thường rất khó để đạt được sự phân bố đồng đều nghiêm ngặt, nhưng phải tránh các khu vực có mật độ năng lượng quá cao để ngăn chặn các điểm nóng ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của toàn bộ mạch. Nếu có thể, cần phải phân tích hiệu suất nhiệt của mạch in. Ví dụ, các mô-đun phần mềm phân tích chỉ số hiệu suất nhiệt được thêm vào một số phần mềm thiết kế PCB chuyên nghiệp có thể giúp các nhà thiết kế tối ưu hóa thiết kế mạch.

10. Sắp xếp các thiết bị có mức tiêu thụ điện năng cao nhất và lượng nhiệt cao nhất gần vị trí tản nhiệt tốt nhất. Không đặt các thiết bị nhiệt cao ở các góc và cạnh ngoại vi của bảng in trừ khi có bộ tản nhiệt gần đó. Khi thiết kế điện trở công suất, hãy chọn thiết bị lớn hơn nếu có thể và cho phép nó có đủ không gian tản nhiệt khi điều chỉnh bố cục bảng in.

11. Khi các thiết bị tản nhiệt cao được kết nối với chất nền, sức đề kháng nhiệt giữa chúng nên được giảm thiểu. Để đáp ứng tốt hơn các yêu cầu về đặc tính nhiệt, một số vật liệu dẫn nhiệt (chẳng hạn như một lớp silicone dẫn nhiệt) có thể được sử dụng trên bề mặt dưới của chip và duy trì một khu vực tiếp xúc nhất định để làm cho thiết bị tản nhiệt.

12. Kết nối giữa thiết bị mô tả và chất nền mô tả:

(1) Giảm tối đa chiều dài dây của thiết bị;

(2) Độ dẫn nhiệt của vật liệu chì nên được xem xét khi lựa chọn thiết bị công suất cao. Nếu có thể, hãy cố gắng chọn mặt cắt ngang tối đa của dây;

(3) Chọn thiết bị có nhiều chân hơn.

Lựa chọn đóng gói cho 13 loại thiết bị:

(1) Khi xem xét thiết kế nhiệt, cần chú ý đến hướng dẫn đóng gói của thiết bị và độ dẫn nhiệt của nó;

(2) nên xem xét việc cung cấp một đường dẫn nhiệt tốt giữa chất nền PCB và gói thiết bị;

(3) Nên tránh phân vùng không khí trong đường dẫn nhiệt. Nếu đúng như vậy, nó có thể được lấp đầy bằng vật liệu dẫn nhiệt.