Công nghệ PCB - High Heat Element Diffuser Phương pháp tản nhiệt

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 (ít hơn 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), có thể sử dụng nắp tản nhiệt lớn (tấm), một bộ tản nhiệt đặc biệt được tùy chỉnh theo vị trí và độ cao của thiết bị sưởi ấm trên PCB, hoặc một bộ tản nhiệt phẳng lớn có thể được cắt ở các vị trí chiều cao khác nhau của phần tử. Nắp tản nhiệt được khóa toàn bộ trên bề mặt của cụm, tiếp xúc với từng cụm để tản nhiệt. Tuy nhiên, tản nhiệt kém do tính nhất quán cao trong quá trình lắp ráp và hàn các thành phần. Thông thường, một miếng đệm nhiệt chuyển pha mềm được thêm vào bề mặt của các thành phần để tăng 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/epoxy hoặc chất nền vải thủy tinh nhựa phenolic, và một lượng nhỏ sử dụng tấm đồng phủ 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 yếu tố nhiệt cao, gần như không thể mong đợi nhiệt nhựa từ chính PCB dẫn nhiệt, thay vào đó, nó sẽ tỏa nhiệt từ bề mặt của các yếu tố 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 nhiệt cao, chỉ dựa vào bề mặt linh kiện 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 được truyền vào 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. được phát tán hoặc phóng đi.

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

Bởi vì nhựa trong tấm có độ dẫn nhiệt kém, trong khi dây và lỗ đồng là chất dẫn nhiệt tốt, do đó, cải thiện tỷ lệ còn lại của lá đồng và tăng 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 có độ dẫn nhiệt khác nhau như một chất nền cách điện cho 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 thượng nguồn (lối vào) của luồng không khí làm mát, trong khi các thiết bị có nhiệt độ cao hoặc chịu nhiệt cao (ví dụ: bóng bán dẫn công suất, mạch tích hợp lớn, v.v.) nên được đặt ở phần dưới cùng của luồng không khí làm mát.

6. Theo hướng ngang, các thiết bị công suất cao nên được đặt càng gần cạnh của tấm in càng tốt để rút ngắn đường truyền nhiệt; Theo chiều dọc, các thiết bị công suất cao nên được đặt càng gần đầu bảng mạch in càng tốt để giảm nhiệt độ của các thiết bị khác khi các thiết bị này 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 tách nhiều thiết bị ở mức độ 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, thiết bị được cấu hình hợp lý hoặc bảng mạch in. Khi không khí chảy, nó luôn có xu hướng chảy ở những nơi có lực cản thấp hơn, vì vậy khi cấu hình thiết bị trên bảng mạch in, tránh để lại không gian lớn ở một khu vực nhất định. Cấu hình của nhiều bảng mạch in trong toàn bộ máy cũng nên chú ý đến vấn đề tương tự.

9. Tránh tập trung điểm nóng trên PCB, phân phối nguồn điện đồng đều trên bảng PCB càng nhiều càng tốt, giữ cho hiệu suất nhiệt độ bề mặt PCB đều và nhất quán. Thường rất khó để đạt được sự phân bố đồng đều nghiêm ngặt trong quá trình thiết kế, nhưng phải tránh các khu vực có mật độ điện 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 và nhiệt cao nhất gần vị trí tản nhiệt tốt nhất. Không đặt thiết bị làm nóng cao ở các góc và cạnh ngoại vi của bảng mạch in, trừ khi có bộ tản nhiệt gần đó. Khi thiết kế điện trở, 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 mạch in.

11. Thiết bị tản nhiệt cao nên giảm thiểu sức đề kháng nhiệt giữa chúng khi kết nối với chất nền. 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 tản nhiệt thiết bị.

12. Kết nối giữa thiết bị và chất nền:

(1) Giảm thiểu chiều dài dây dẫn 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 thiết bị:

(1) Khi xem xét thiết kế nhiệt, vui lòng chú ý đến mô tả 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 đặt vách ngăn không khí trong đường dẫn nhiệt. Nếu vậy, nó có thể được lấp đầy bằng vật liệu dẫn nhiệt.