Quelques méthodes de conception thermique des PCB
Les feuilles de PCB couramment utilisées actuellement sont des substrats en tissu de verre revêtu de cuivre / époxy ou des substrats en tissu de verre en résine phénolique, et une petite quantité de feuilles revêtues de cuivre à base de papier est utilisée. Bien que ces substrats présentent d'excellentes propriétés électriques et de traitement, ils ont une faible dissipation de chaleur.
En tant que voie de dissipation de la chaleur pour les composants générant beaucoup de chaleur, il est peu probable que la chaleur de la résine du circuit imprimé lui-même soit conduite, mais qu'elle dissipe la chaleur de la surface du composant vers l'air ambiant.
Cependant, les produits électroniques étant entrés dans l'ère de la miniaturisation, du montage haute densité et de l'assemblage à haute température, il ne suffit pas de dissiper la chaleur de la surface d'un composant de très petite surface.
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Dans le même temps, en raison du grand nombre de composants montés en surface tels que QFP et BGA, la chaleur générée par les composants est transférée en grande quantité sur le circuit imprimé.
Par conséquent, le meilleur moyen de résoudre le problème de la dissipation thermique consiste à améliorer la capacité de dissipation thermique du circuit imprimé lui-même en contact direct avec les composants générant de la chaleur. Conduit ou émis.
2 dispositif générant beaucoup de chaleur, dissipateur de chaleur et plaque conductrice de chaleur
Lorsque quelques circuits dans le circuit imprimé génèrent une grande quantité de chaleur (moins de 3), un dissipateur de chaleur ou un caloduc peut être ajouté au dispositif de génération de chaleur.
Lorsque la température ne peut pas être abaissée, un dissipateur thermique avec ventilateur peut être utilisé pour améliorer la dissipation de chaleur. effet. Lorsque la quantité de dispositifs générant de la chaleur est importante (plus de 3), vous pouvez utiliser un grand couvercle (plaque) dissipant la chaleur, qui est un dissipateur thermique dédié, personnalisé en fonction de la position et de la hauteur du dispositif PCB ou un grand dissipateur de chaleur à plaque plate.
Les parties supérieure et inférieure des différents composants sont placées. Le bouclier thermique est intégralement fixé à la surface du composant et est en contact avec chaque composant pour dissiper la chaleur.
Cependant, en raison de la mauvaise consistance des composants lors du brasage, l’effet de dissipation thermique n’est pas bon. Un tampon thermique à changement de phase thermique doux est généralement ajouté à la surface du composant pour améliorer la dissipation de chaleur.
3 Pour les dispositifs qui utilisent le refroidissement par air par convection libre, il est préférable de disposer les circuits intégrés (ou autres dispositifs) de manière verticale ou horizontale.
4 Utilisez un câblage raisonnable pour dissiper la chaleur
Comme la résine dans la feuille a une conductivité thermique médiocre et que la ligne de feuille de cuivre et le trou sont de bons conducteurs de chaleur, l'augmentation du rapport résiduel de la feuille de cuivre et l'augmentation du trou de conduction thermique constituent le principal moyen de dissipation de chaleur.
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Pour évaluer la capacité de dissipation de la chaleur d'un circuit imprimé, il est nécessaire de calculer la conductivité thermique équivalente (neuf équivalents) d'un matériau composite composé de divers matériaux ayant des coefficients de conductivité thermique différents.
5 Les dispositifs d'une même carte imprimée doivent être disposés autant que possible en fonction de leur génération de chaleur et de leur dissipation de chaleur.
Les appareils à faible chaleur ou faible résistance à la chaleur (tels que les petits transistors de signal, les circuits intégrés à petite échelle, les condensateurs électrolytiques, etc.) doivent être placés dans le refroidissement.
Le flux le plus élevé (à l’entrée) du flux d’air, les dispositifs à chaleur élevée ou bonne résistance à la chaleur (tels que transistors de puissance, circuits intégrés à grande échelle, etc.) sont placés au plus en aval du flux d’air de refroidissement.
6 Dans le sens horizontal, les dispositifs à haute puissance sont placés aussi près que possible du bord de la carte imprimée pour raccourcir le chemin de transfert de chaleur; verticalement, les périphériques haute puissance sont placés aussi près que possible du haut de la carte imprimée afin de réduire la température des autres périphériques pendant le fonctionnement de ces derniers. influences.
7 La dissipation de chaleur de la carte de circuit imprimé dans l'équipement dépend principalement du flux d'air. Il convient donc d'étudier le circuit de circulation de l'air pendant la conception et de configurer correctement le périphérique ou la carte de circuit imprimé. Lorsque l'air circule, il a tendance à circuler dans un endroit peu résistant.
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Par conséquent, lors de la configuration du dispositif sur la carte de circuit imprimé, évitez de laisser un grand espace d'air dans une certaine zone. Le même problème doit être noté dans la configuration de plusieurs cartes de circuit imprimé dans la machine entière.
8 Les dispositifs sensibles à la température doivent être placés dans la zone de température la plus basse (telle que la partie inférieure de l'appareil), ne le placez pas directement au-dessus de l'appareil de chauffage et plusieurs appareils sont de préférence décalés dans un plan horizontal.
9 Placez l'appareil avec la consommation d'énergie la plus élevée et la génération de chaleur maximale à proximité de la meilleure position de dissipation de chaleur.
Ne placez pas un périphérique avec une chaleur plus élevée sur les coins et les bords périphériques de la carte imprimée à moins qu'un dissipateur de chaleur ne soit placé à proximité. Lors de la conception de la résistance de puissance, choisissez autant que possible un périphérique plus grand et disposez de suffisamment d'espace pour dissiper la chaleur lors du réglage de la disposition de la carte imprimée.
10 L'amplificateur de puissance RF ou le circuit imprimé à LED utilise un substrat de base en métal.
11 Évitez la concentration de points chauds sur le circuit imprimé, répartissez autant que possible l'alimentation uniformément sur le circuit imprimé et maintenez la température de la surface du circuit imprimé uniforme et cohérente.
Il est souvent difficile d’obtenir une distribution uniforme et stricte au cours du processus de conception, mais il est nécessaire d’éviter les zones où la densité de puissance est trop élevée, afin d’éviter que les points chauds affectent le fonctionnement normal du circuit.
Si nécessaire, il est nécessaire d'effectuer une analyse de performance thermique des circuits imprimés. Par exemple, les modules de logiciel d'analyse des indices de performance thermique ajoutés à certains logiciels de conception de circuits imprimés professionnels peuvent aider les concepteurs à optimiser la conception de circuits.