Comment améliorer la dissipation de la chaleur grâce à la conception des circuits imprimés ?

Si vous souhaitez que votre circuit imprimé fonctionne de manière efficace et efficiente, vous devez envisager quelques modifications de conception. Pour améliorer la dissipation de la chaleur, vous devez optimiser la disposition des composants. Cela permettra à votre circuit imprimé d'utiliser pleinement les plans de cuivre, les trous de dissipation thermique et les ouvertures des masques de soudure. En outre, vous devez veiller à ce que le canal de résistance thermique que vous utilisez soit raisonnable, afin de permettre une exportation en douceur de la chaleur à partir du circuit imprimé.

Vias thermiques

L'un des moyens d'améliorer la dissipation de la chaleur dans la conception des circuits imprimés est d'inclure des vias thermiques. Les vias thermiques ont l'avantage de permettre le transfert de chaleur entre deux couches différentes. Un vias thermique plus large offrira plus d'espace à la chaleur pour se déplacer. Dans le passé, les vias remplis d'époxy conducteur étaient très répandus. Mais ces vias ne sont pas seulement peu économiques, ils peuvent aussi être coûteux. Il est préférable d'utiliser des vias thermiques ordinaires, qui sont gratuits et presque aussi efficaces.

Les vias thermiques sont non seulement bénéfiques pour l'appareil, mais ils contribuent également à abaisser la température de jonction. Ils permettent également d'autres méthodes de dissipation de la chaleur sur la face arrière du circuit imprimé.

Poids de cuivre

Le poids du cuivre est un élément important à prendre en compte lors de la conception d'un circuit imprimé. Il augmente l'épaisseur totale du circuit imprimé et se mesure généralement en onces par pied carré. Les circuits imprimés qui utilisent du cuivre lourd peuvent peser jusqu'à 20 onces par pied carré. Outre l'épaisseur, le poids du cuivre est également un facteur important de la capacité de transport de courant d'un circuit imprimé.

Les circuits imprimés en cuivre lourd sont souvent utilisés dans les gadgets électroniques de puissance et d'autres dispositifs qui doivent résister à des environnements difficiles. Ces circuits présentent des traces plus épaisses qui peuvent supporter des courants plus élevés. Ils éliminent également la nécessité de tracés de longueur irrégulière. En outre, les circuits imprimés à faible teneur en cuivre permettent une faible impédance de traçage, mais il est peu probable qu'ils présentent des largeurs de traçage extrêmement réduites.

Coussinets exposés

La présence d'un via thermique réduit la différence entre la température de la pastille et celle du plan qui l'entoure. La conductivité thermique d'un via thermique est également réduite si la surface comporte un plan sous-jacent. Un via thermique placé entre deux plaquettes ne représente qu'un faible pourcentage de la surface.

Il est essentiel de minimiser la quantité de chaleur générée par les composants de puissance sur les circuits imprimés. C'est pourquoi les concepteurs doivent les éloigner des coins et des traces adjacentes. Ils doivent également optimiser la zone autour de ces composants de puissance, ce qui est souvent fait en exposant les plots de puissance. Ces types de plots conduisent 80% de la chaleur générée par un boîtier de CI à travers le fond du boîtier et le reste se dissipe par les côtés.

Pour réduire la chaleur sur les circuits imprimés, les concepteurs peuvent utiliser des produits de gestion thermique améliorés. Ces produits comprennent des caloducs, des dissipateurs de chaleur, des ventilateurs, etc. Ces produits peuvent contribuer à réduire la température du circuit imprimé par conduction, convection passive et rayonnement. En outre, les concepteurs peuvent choisir une méthode d'interconnexion qui réduira la chaleur générée sur la carte. L'approche courante de la carte exposée entraînera plus de problèmes de chaleur qu'elle n'en résoudra.

Ventilateurs de refroidissement

Les circuits imprimés peuvent bénéficier de l'ajout de ventilateurs de refroidissement pour évacuer la chaleur de la carte. En général, les circuits imprimés fabriqués avec des matériaux de base en cuivre ou en polyimide dissipent la chaleur plus rapidement que ceux fabriqués avec un matériau de base non conducteur. Ces circuits imprimés sont également plus flexibles et présentent souvent une plus grande surface de conduction de la chaleur. En outre, ils laissent plus d'espace entre les composants de haute puissance.

L'emplacement approprié des ventilateurs de refroidissement contribue à améliorer la dissipation de la chaleur. Une bonne disposition des circuits imprimés place les composants générant le plus de puissance en aval des ventilateurs de refroidissement. À l'aide d'un guide de conception de circuits imprimés IPC-2221, un concepteur peut déterminer les distances recommandées entre chaque composant.

Substrats thermoconducteurs

Le choix d'un substrat thermoconducteur pour votre circuit imprimé est un élément important de votre conception. Il peut contribuer à améliorer la dissipation de la chaleur en réduisant la contrainte thermique sur les composants actifs. Une conductivité thermique élevée peut également éliminer le besoin de dissipateurs thermiques ou de ventilateurs encombrants.

Les substrats thermoconducteurs sont des composants essentiels des circuits imprimés, il est donc vital de les choisir correctement. Outre l'utilisation de substrats thermoconducteurs, la bonne disposition géométrique des composants peut également réduire le transfert thermique. Par exemple, l'espacement entre les traces est essentiel. Si les traces sont trop courtes, elles peuvent provoquer des points chauds ou dégrader les performances des composants sensibles. Une autre considération importante est l'épaisseur des traces de cuivre. Vous devez choisir des pistes en cuivre à faible impédance, ce qui réduira la perte de puissance et la production de chaleur.

L'utilisation de substrats thermoconducteurs dans la conception des circuits imprimés peut améliorer la dissipation de la chaleur et réduire la résistance thermique entre les dispositifs. L'utilisation de matériaux thermoconducteurs sur la partie inférieure des fils de connexion des puces peut également augmenter la surface de contact entre eux, ce qui aide les dispositifs à dissiper la chaleur. En outre, des matériaux thermoconducteurs peuvent être utilisés pour le remplissage afin de réduire la résistance thermique.