Cara Meningkatkan Pembuangan Panas Dengan Desain PCB

Jika Anda ingin PCB Anda bekerja secara efektif dan efisien, maka Anda harus mempertimbangkan beberapa perubahan desain. Untuk meningkatkan pembuangan panas, Anda perlu mengoptimalkan tata letak komponen. Hal ini akan membantu PCB Anda untuk sepenuhnya memanfaatkan bidang tembaga, lubang pembuangan panas, dan bukaan masker solder. Selain itu, Anda harus memastikan bahwa saluran resistansi termal yang Anda gunakan masuk akal, sehingga memungkinkan ekspor panas yang lancar dari PCB.

Vias termal

Salah satu cara untuk meningkatkan pembuangan panas dengan desain PCB adalah dengan menyertakan vias termal. Vena termal memiliki keuntungan untuk memungkinkan transfer panas antara dua lapisan yang berbeda. Vias termal yang lebih besar akan memberikan lebih banyak ruang bagi panas untuk bergerak. Di masa lalu, vias yang diisi dengan epoksi konduktif sangat populer. Tetapi vias ini tidak hanya tidak ekonomis, tetapi juga mahal. Sebagai gantinya, pertimbangkan untuk menggunakan vias termal biasa, yang gratis, dan hampir sama efektifnya.

Vias termal tidak hanya bermanfaat bagi perangkat, tetapi juga membantu menurunkan suhu sambungan. Vias ini juga memungkinkan metode pembuangan panas lainnya pada bagian belakang PCB.

Berat tembaga

Berat tembaga merupakan pertimbangan penting ketika merencanakan desain PCB. Ini meningkatkan ketebalan keseluruhan papan sirkuit dan biasanya diukur dalam ons per kaki persegi. PCB yang menggunakan tembaga berat dapat memiliki berat setinggi 20 ons per kaki persegi. Selain ketebalan, berat tembaga juga merupakan faktor utama dalam daya dukung arus PCB.

PCB tembaga berat sering digunakan pada gadget elektronika daya dan perangkat lain yang harus tahan terhadap lingkungan yang berat. Desain ini memiliki jejak yang lebih tebal yang dapat membawa arus yang lebih tinggi. Mereka juga menghilangkan kebutuhan akan jejak dengan panjang ganjil. Selain itu, PCB tembaga rendah akan memungkinkan impedansi jejak yang rendah, tetapi tidak mungkin menampilkan lebar jejak yang sangat kecil.

Bantalan yang terbuka

Kehadiran thermal via akan mengurangi perbedaan antara suhu pad dan bidang di sekelilingnya. Konduktivitas termal dari thermal via juga berkurang jika permukaannya memiliki bidang di bawahnya. Thermal via yang ditempatkan di antara dua pad akan menjadi persentase kecil dari luas permukaan.

Sangatlah penting untuk meminimalkan jumlah panas yang dihasilkan oleh komponen daya pada PCB. Untuk alasan ini, para perancang harus menjauhkannya dari sudut dan jejak yang berdekatan. Mereka juga harus mengoptimalkan area di sekitar komponen daya ini, yang sering dilakukan dengan memaparkan bantalan daya. Jenis bantalan ini menghantarkan 80% panas yang dihasilkan oleh paket IC melalui bagian bawah paket dan sisanya menghilang melalui sisi-sisinya.

Untuk membantu mengurangi panas pada PCB, desainer dapat menggunakan produk manajemen panas yang lebih baik. Produk-produk ini termasuk pipa panas, heatsink, kipas, dan banyak lagi. Produk-produk ini dapat membantu mengurangi suhu PCB melalui konduksi, konveksi pasif, dan radiasi. Selain itu, desainer dapat memilih metode interkoneksi yang akan mengurangi panas yang dihasilkan pada papan. Pendekatan pad terbuka yang umum akan menyebabkan lebih banyak masalah panas daripada menyelesaikannya.

Kipas pendingin

PCB dapat memperoleh manfaat dari penambahan kipas pendingin untuk menghilangkan panas dari papan. Secara umum, PCB yang dibuat dengan bahan dasar tembaga atau polimida menghilangkan panas lebih cepat daripada yang dibuat dengan bahan dasar non-penghantar. PCB ini juga lebih fleksibel dan sering kali memiliki area permukaan yang lebih besar untuk konduksi panas. Selain itu, PCB ini memungkinkan lebih banyak ruang di antara komponen berdaya tinggi.

Penempatan kipas pendingin yang tepat membantu meningkatkan pembuangan panas. Tata letak PCB yang baik menempatkan komponen penghasil daya tertinggi di bagian hilir kipas pendingin. Dengan menggunakan panduan desain PCB IPC-2221, perancang dapat mengetahui jarak yang disarankan antara setiap komponen.

Substrat konduktif termal

Memilih substrat konduktif termal untuk desain PCB Anda merupakan pertimbangan penting dalam desain Anda. Ini dapat membantu meningkatkan pembuangan panas dengan mengurangi tekanan termal pada komponen aktif. Konduktivitas termal yang tinggi juga dapat menghilangkan kebutuhan akan heat sink atau kipas yang besar.

Substrat konduktif termal adalah komponen penting untuk PCB, jadi sangat penting untuk memilih yang tepat. Selain menggunakan substrat konduktif termal, pengaturan geometris komponen yang tepat juga dapat mengurangi transfer termal. Sebagai contoh, jarak antar jalur sangat penting. Jika jejak terlalu pendek, mereka dapat menyebabkan titik panas atau menurunkan kinerja komponen sensitif. Pertimbangan penting lainnya adalah ketebalan jejak tembaga. Anda harus memilih jejak tembaga dengan impedansi rendah, yang akan mengurangi jumlah kehilangan daya dan panas.

Menggunakan substrat konduktif termal dalam desain PCB dapat meningkatkan pembuangan panas dan mengurangi hambatan termal di antara perangkat. Menggunakan bahan konduktif termal pada bagian bawah kabel chip juga dapat meningkatkan area kontak di antara keduanya, sehingga membantu perangkat membuang panas. Selain itu, bahan konduktif termal dapat digunakan untuk mengisi untuk membantu mengurangi hambatan termal.