La chaleur générée par les équipements électroniques pendant le fonctionnement provoque une augmentation rapide de la température interne de l'équipement. Si la chaleur n'est pas dissipée à temps, l'équipement continuera à chauffer, l'appareil tombera en panne en raison d'une surchauffe et la fiabilité de l'équipement électronique diminuera. Il est donc très important de dissiper la chaleur vers le circuit imprimé.

Analyse factorielle de l'augmentation de la température des circuits imprimés

La cause directe de l'augmentation de la température de la carte imprimée est due à la présence de dispositifs de consommation d'énergie du circuit, et les appareils électroniques ont une consommation d'énergie à des degrés divers, et l'intensité thermique change avec la consommation d'énergie.

Deux phénomènes d'échauffement dans les circuits imprimés :
(1) Augmentation de la température locale ou augmentation de la température sur une grande surface ;
(2) Augmentation de la température à court terme ou augmentation de la température à long terme.

Lors de l'analyse de la consommation d'énergie thermique des PCB, généralement sous les aspects suivants.

Consommation d'énergie électrique
(1) Analyser la consommation d'énergie par unité de surface ;
(2) Analyser la répartition de la consommation d'énergie sur le circuit imprimé.

2. La structure du circuit imprimé
(1) La taille du tableau imprimé ;
(2) Matériau du carton imprimé.

3. Méthode d'installation du circuit imprimé
(1) Méthode d'installation (telle que l'installation verticale et l'installation horizontale) ;
(2) État d'étanchéité et distance du boîtier.

4. Rayonnement thermique
(1) Émissivité de la surface du panneau imprimé ;
(2) La différence de température entre le panneau imprimé et la surface adjacente et leur température absolue ;

5. Conduction thermique
(1) Installez le radiateur ;
(2) Conduction d’autres pièces structurelles de l’installation.

6. Convection thermique
(1) Convection naturelle ;
(2) Convection de refroidissement forcée.

L'analyse des facteurs ci-dessus à partir du PCB est un moyen efficace de résoudre l'augmentation de la température de la carte imprimée. Ces facteurs sont souvent liés et dépendants dans un produit et un système. La plupart des facteurs doivent être analysés en fonction de la situation réelle, uniquement pour une situation réelle spécifique. Ce n'est que dans cette situation que les paramètres d'échauffement et de consommation électrique peuvent être calculés ou estimés correctement.

Méthode de refroidissement des circuits imprimés

1. Dispositif générateur de chaleur élevée, dissipateur de chaleur et plaque de conduction thermique
Lorsque quelques appareils du PCB génèrent une grande quantité de chaleur (moins de 3), un dissipateur thermique ou un caloduc peut être ajouté au dispositif générateur de chaleur. Lorsque la température ne peut pas être abaissée, un dissipateur thermique avec ventilateur peut être utilisé pour améliorer l'effet de dissipation thermique. Lorsqu'il y a plus d'appareils de chauffage (plus de 3), un grand couvercle de dissipation thermique (carte) peut être utilisé. Il s'agit d'un radiateur spécial personnalisé en fonction de la position et de la hauteur du dispositif de chauffage sur la carte PCB ou dans un grand radiateur plat. Découpez la hauteur des différents composants. Fixez le couvercle de dissipation thermique à la surface du composant et contactez chaque composant pour dissiper la chaleur. Cependant, en raison de la mauvaise consistance des composants lors de l’assemblage et du soudage, l’effet de dissipation thermique n’est pas bon. Habituellement, un tampon thermique à changement de phase thermique doux est ajouté sur la surface du composant pour améliorer l'effet de dissipation thermique.

2. Dissipation thermique à travers la carte PCB elle-même
À l'heure actuelle, les plaques de PCB largement utilisées sont des substrats en tissu de verre recouvert de cuivre/époxy ou des substrats en tissu de verre en résine phénolique, et une petite quantité de plaques recouvertes de cuivre à base de papier sont utilisées. Bien que ces substrats aient d'excellentes performances électriques et de traitement, ils ont une mauvaise dissipation thermique. En tant que voie de dissipation thermique pour les composants générant beaucoup de chaleur, on ne peut guère s'attendre à ce que le PCB lui-même conduise la chaleur de la résine du PCB, mais qu'il dissipe la chaleur de la surface du composant vers l'air ambiant. Cependant, à mesure que les produits électroniques sont entrés dans l'ère de la miniaturisation des composants, de l'installation à haute densité et de l'assemblage à haute température, il ne suffit pas de compter sur la surface de composants ayant une très petite surface pour dissiper la chaleur. Dans le même temps, en raison de l'utilisation intensive de composants montés en surface tels que QFP et BGA, la chaleur générée par les composants est transférée en grande quantité à la carte PCB. Par conséquent, la meilleure façon de résoudre la dissipation thermique est d’améliorer la capacité de dissipation thermique du PCB lui-même en contact direct avec l’élément chauffant. Conduire ou émettre.

3. Adopter une conception de routage raisonnable pour obtenir une dissipation thermique
Étant donné que la conductivité thermique de la résine dans la feuille est médiocre et que les lignes et les trous de la feuille de cuivre sont de bons conducteurs de chaleur, l'amélioration du taux résiduel de la feuille de cuivre et l'augmentation des trous de conduction thermique sont les principaux moyens de dissipation thermique.
Pour évaluer la capacité de dissipation thermique du PCB, il est nécessaire de calculer la conductivité thermique équivalente (neuf éq) du matériau composite composé de divers matériaux avec différents coefficients de conductivité thermique – le substrat isolant du PCB.

4. Pour les équipements utilisant le refroidissement par air par convection libre, il est préférable de disposer les circuits intégrés (ou autres appareils) verticalement ou horizontalement.

5. Les appareils sur la même carte imprimée doivent être disposés autant que possible en fonction de leur production de chaleur et de leur dissipation thermique. Les appareils avec une faible génération de chaleur ou une faible résistance à la chaleur (tels que des transistors à petits signaux, des circuits intégrés à petite échelle, des condensateurs électrolytiques, etc.) sont placés dans le flux le plus élevé du flux d'air de refroidissement (à l'entrée), les appareils avec une grande génération de chaleur ou les bonnes résistances thermiques (comme les transistors de puissance, les circuits intégrés à grande échelle, etc.) sont placées le plus en aval du flux d'air de refroidissement.

6. Dans le sens horizontal, les appareils haute puissance doivent être placés aussi près que possible du bord de la carte imprimée pour raccourcir le chemin de transfert de chaleur ; dans le sens vertical, les appareils haute puissance doivent être placés aussi près que possible du haut de la carte imprimée afin de réduire la température de ces appareils lorsque vous travaillez sur d'autres appareils Impact.

7. Il est préférable de placer l'appareil sensible à la température dans la zone où la température est la plus basse (comme le bas de l'appareil). Ne le placez jamais directement au-dessus de l'appareil générateur de chaleur. De préférence, plusieurs appareils sont décalés sur le plan horizontal.

8. La dissipation thermique de la carte imprimée dans l'équipement dépend principalement du flux d'air, le chemin du flux d'air doit donc être étudié dans la conception et l'appareil ou la carte de circuit imprimé doit être raisonnablement configuré. Lorsque l'air circule, il a toujours tendance à circuler là où la résistance est faible, c'est pourquoi lors de la configuration des dispositifs sur le circuit imprimé, il est nécessaire d'éviter 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.

9. Évitez la concentration de points chauds sur le PCB, répartissez la puissance uniformément sur le PCB autant que possible et maintenez les performances de température de la surface du PCB uniformes et cohérentes. Il est souvent difficile d'obtenir une distribution strictement uniforme dans le processus de conception, mais il est nécessaire d'éviter les zones à densité de puissance trop élevée pour éviter les points chauds qui affectent le fonctionnement normal de l'ensemble du circuit. Si les conditions le permettent, une analyse de l’efficacité thermique des circuits imprimés est nécessaire. Par exemple, les modules logiciels d'analyse de l'indice d'efficacité thermique ajoutés à certains logiciels professionnels de conception de PCB peuvent aider les concepteurs à optimiser la conception des circuits.