Méthode simple et pratique de dissipation thermique des PCB

Pour les équipements électroniques, une certaine quantité de chaleur est générée pendant le fonctionnement, de sorte que la température interne de l'équipement augmente rapidement. Si la chaleur n'est pas dissipée à temps, l'équipement continuera à chauffer et l'appareil tombera en panne en raison d'une surchauffe. La fiabilité des performances des équipements électroniques diminuera.

Par conséquent, il est très important d’effectuer un bon traitement de dissipation thermique sur le circuit imprimé. La dissipation thermique du circuit imprimé PCB est un lien très important, alors quelle est la technique de dissipation thermique du circuit imprimé PCB, discutons-en ensemble ci-dessous.

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Dissipation thermique à travers la carte PCB elle-même. Les cartes PCB actuellement 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 panneaux recouverts de cuivre à base de papier sont utilisés.

Bien que ces substrats aient d'excellentes propriétés électriques et de traitement, ils ont une mauvaise dissipation thermique. En tant que méthode de dissipation de la chaleur pour les composants à haute température, il est presque impossible de s'attendre à ce que la chaleur de la résine du PCB elle-même conduise la chaleur, mais 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, du montage haute densité et de l'assemblage à haute température, il ne suffit pas de compter sur la surface d'un composant 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, une grande quantité de chaleur générée par les composants est transférée à la carte PCB. Par conséquent, la meilleure façon de résoudre le problème de la dissipation thermique est d'améliorer la capacité de dissipation thermique du PCB lui-même, qui est en contact direct avec l'élément chauffant, via la carte PCB. Conduit ou rayonné.

Lorsque l'air circule, il a toujours tendance à circuler dans des endroits à faible résistance. Par conséquent, lors de la configuration d'appareils sur un circuit imprimé, évitez 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.

Il est préférable de placer l'appareil sensible à la température dans la zone à température la plus basse (comme le bas de l'appareil). Ne le placez jamais directement au-dessus de l'appareil de chauffage. Il est préférable d’échelonner plusieurs appareils sur le plan horizontal.

Placez les appareils ayant la consommation d'énergie et la génération de chaleur les plus élevées à proximité de la meilleure position pour la dissipation thermique. Ne placez pas d'appareils à haute température sur les coins et les bords périphériques de la carte imprimée, à moins qu'un dissipateur thermique ne soit disposé à proximité.

Lors de la conception de la résistance de puissance, choisissez autant que possible un appareil plus grand et laissez-lui suffisamment d'espace pour la dissipation thermique lors de l'ajustement de la disposition de la carte imprimée.

Composants à forte génération de chaleur, radiateurs et plaques conductrices de chaleur. Lorsqu'un petit nombre de composants dans le PCB génèrent une grande quantité de chaleur (moins de 3), un dissipateur thermique ou un caloduc peut être ajouté aux composants générateurs de chaleur. Lorsque la température ne peut pas être abaissée, un radiateur avec ventilateur peut être utilisé pour améliorer l'effet de dissipation thermique.

Lorsque le nombre d'appareils de chauffage est important (plus de 3), un grand couvercle de dissipation thermique (carte) peut être utilisé, qui est un dissipateur thermique spécial personnalisé en fonction de la position et de la hauteur de l'appareil de chauffage sur le PCB ou un grand plat. dissipateur thermique Découpez différentes positions de hauteur des composants. Le couvercle de dissipation thermique est intégralement bouclé sur la surface du composant et entre en contact avec chaque composant pour dissiper la chaleur.

Cependant, l'effet de dissipation thermique n'est pas bon en raison de la mauvaise cohérence de la hauteur lors de l'assemblage et du soudage des composants. Habituellement, un tampon thermique à changement de phase thermique doux est ajouté à la surface du composant pour améliorer l'effet de dissipation thermique.

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

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Adoptez une conception de câblage raisonnable pour réaliser la dissipation thermique. Étant donné que la résine dans la plaque a une mauvaise conductivité thermique et que les lignes et les trous de la feuille de cuivre sont de bons conducteurs de chaleur, l'augmentation du taux restant de 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 une conductivité thermique différente - le substrat isolant du PCB.

Les composants d'une même carte imprimée doivent être disposés autant que possible en fonction de leur pouvoir calorifique et de leur degré de dissipation thermique. Les appareils à faible pouvoir calorifique ou à faible résistance à la chaleur (tels que les transistors à petits signaux, les circuits intégrés à petite échelle, les condensateurs électrolytiques, etc.) doivent être placés dans le flux d'air de refroidissement. Le flux le plus haut (à l'entrée), les appareils à forte chaleur ou résistance thermique (tels que les transistors de puissance, les circuits intégrés de grande taille, etc.) sont placés le plus en aval du flux d'air de refroidissement.

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Dans le sens horizontal, les dispositifs haute puissance sont disposés aussi près que possible du bord de la carte imprimée pour raccourcir le chemin de transfert de chaleur ; dans le sens vertical, les dispositifs de forte puissance sont disposés le plus près possible du haut de la carte imprimée pour réduire l'influence de ces dispositifs sur la température des autres dispositifs. .

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La dissipation thermique de la carte imprimée dans l'équipement repose principalement sur le flux d'air, le chemin du flux d'air doit donc être étudié lors de la conception et le dispositif ou la carte de circuit imprimé doit être raisonnablement configuré.

Lorsque l'air circule, il a toujours tendance à circuler dans des endroits à faible résistance, donc lors de la configuration d'appareils sur un circuit imprimé, évitez 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.

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Il est préférable de placer l'appareil sensible à la température dans la zone à température la plus basse (comme le bas de l'appareil). Ne le placez jamais directement au-dessus de l'appareil de chauffage. Il est préférable d’échelonner plusieurs appareils sur le plan horizontal.

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Placez les appareils ayant la consommation d'énergie et la génération de chaleur les plus élevées à proximité de la meilleure position pour la dissipation thermique. Ne placez pas d'appareils à haute température sur les coins et les bords périphériques de la carte imprimée, à moins qu'un dissipateur thermique ne soit disposé à proximité. Lors de la conception de la résistance de puissance, choisissez autant que possible un appareil plus grand et laissez-lui suffisamment d'espace pour la dissipation thermique lors de l'ajustement de la disposition de la carte imprimée.

10. Évitez la concentration de points chauds sur le PCB, répartissez la puissance uniformément sur la carte PCB autant que possible et maintenez les performances de température de surface du PCB uniformes et cohérentes. Il est souvent difficile d'obtenir une distribution uniforme stricte pendant le processus de conception, mais les zones à densité de puissance trop élevée doivent être évitées pour éviter que des points chauds n'affectent le fonctionnement normal de l'ensemble du circuit. Si possible, il est nécessaire d'analyser l'efficacité thermique du circuit imprimé. Par exemple, le module logiciel d'analyse de l'indice d'efficacité thermique ajouté à certains logiciels professionnels de conception de circuits imprimés peut aider les concepteurs à optimiser la conception des circuits.