Kaip pagerinti šilumos išsklaidymą naudojant PCB dizainą

Jei norite, kad jūsų spausdintinė plokštė veiktų efektyviai ir veiksmingai, turėtumėte apsvarstyti kai kuriuos dizaino pakeitimus. Norėdami pagerinti šilumos išsklaidymą, turite optimizuoti komponentų išdėstymą. Tai padės jūsų spausdintinei plokštei visiškai išnaudoti varines plokštumas, šilumos išsklaidymo skyles ir lituoklio kaukės angas. Be to, turėtumėte užtikrinti, kad jūsų naudojamas šiluminės varžos kanalas būtų pagrįstas, leidžiantis sklandžiai išvesti šilumą iš spausdintinės plokštės.

Šiluminės pertvaros

Vienas iš būdų pagerinti šilumos išsklaidymą PCB konstrukcijose - įrengti šilumines angas. Šiluminių perėjimų privalumas yra tas, kad jie leidžia perduoti šilumą tarp dviejų skirtingų sluoksnių. Didesnės šiluminės perėjos suteikia daugiau erdvės šilumai judėti. Anksčiau buvo populiarios laidžiu epoksidiniu mišiniu užpildytos pralaidumo angos. Tačiau šios jungtys ne tik neekonomiškos, bet ir brangios. Vietoj to apsvarstykite galimybę naudoti įprastas šilumines jungtis, kurios yra nemokamos ir beveik tokios pat veiksmingos.

Šiluminės pertvaros ne tik naudingos prietaisui, bet ir padeda sumažinti sandūros temperatūrą. Jos taip pat leidžia naudoti kitus šilumos išsklaidymo būdus galinėje spausdintinės plokštės pusėje.

Vario svoris

Vario svoris yra svarbus aspektas planuojant spausdintinių plokščių dizainą. Jis padidina bendrą plokštės storį ir paprastai matuojamas uncijomis kvadratinėje pėdoje. PCB, kuriose naudojamas sunkusis varis, gali sverti iki 20 uncijų kvadratinei pėdai. Be storio, vario svoris taip pat yra pagrindinis veiksnys, lemiantis spausdintinės plokštės srovės pralaidumą.

Sunkiasvorio vario PCB dažnai naudojamos galios elektronikos įtaisuose ir kituose prietaisuose, kurie turi būti atsparūs atšiaurioms aplinkos sąlygoms. Tokiose konstrukcijose yra storesni pėdsakai, kuriais gali tekėti didesnės srovės. Be to, jose nereikia nelyginio ilgio pėdsakų. Be to, mažai vario turinčiose spausdintinėse plokštelėse galima naudoti mažą pėdsakų impedanciją, tačiau mažai tikėtina, kad jos pasižymės itin mažu pėdsakų pločiu.

Atidengtos trinkelės

Esant šiluminiam praėjimui, sumažėja skirtumas tarp trinkelės ir ją supančios plokštumos temperatūros. Šiluminės pralaidos šiluminis laidumas taip pat sumažėja, jei paviršius turi pagrindinę plokštumą. Šiluminis praėjimas, esantis tarp dviejų plokštelių, sudarys nedidelę paviršiaus ploto dalį.

Labai svarbu kuo labiau sumažinti šilumos kiekį, kurį išskiria PCB maitinimo komponentai. Dėl šios priežasties projektuotojai turėtų laikyti juos atokiau nuo kampų ir gretimų pėdsakų. Jie taip pat turėtų optimizuoti plotą aplink šiuos maitinimo komponentus, o tai dažnai daroma atidengus maitinimo trinkeles. Tokio tipo trinkelės praleidžia 80% integrinio grandyno pakuotės generuojamą šilumą per pakuotės apačią, o likusi dalis išsisklaido per šonus.

Siekdami sumažinti šilumą spausdintinėse plokštėse, projektuotojai gali naudoti patobulintus šilumos valdymo gaminius. Šiems gaminiams priskiriami šilumos vamzdeliai, radiatoriai, ventiliatoriai ir kt. Šie gaminiai gali padėti sumažinti PCB temperatūrą dėl laidumo, pasyvios konvekcijos ir spinduliavimo. Be to, projektuotojai gali pasirinkti tokį sujungimo būdą, kuris sumažintų plokštėje susidarančią šilumą. Įprastas atvirų plokštelių metodas sukels daugiau šilumos problemų nei jų išspręs.

Aušinimo ventiliatoriai

PCB gali būti naudingi aušinimo ventiliatoriai, kurie pašalina šilumą iš plokštės. Apskritai spausdintinės plokštės, pagamintos iš vario arba poliimido pagrindo medžiagų, šilumą išsklaido greičiau nei plokštės, pagamintos iš nelaidžios pagrindo medžiagos. Šios spausdintinės plokštės taip pat yra lankstesnės ir dažnai turi didesnius paviršiaus plotus šilumai praleisti. Be to, jose yra daugiau vietos tarp didelės galios komponentų.

Tinkamas aušinimo ventiliatorių išdėstymas padeda geriau išsklaidyti šilumą. Geras spausdintinės plokštės išdėstymas leidžia didžiausią galią generuojantiems komponentams būti toliau nuo aušinimo ventiliatorių. Naudodamasis IPC-2221 PCB projektavimo vadovu, projektuotojas gali sužinoti rekomenduojamus atstumus tarp kiekvieno komponento.

Šilumai laidūs substratai

Pasirinkti šilumai laidų pagrindą savo PCB projektui yra svarbus aspektas projektuojant. Jis gali padėti pagerinti šilumos išsklaidymą, nes sumažina aktyviųjų komponentų šiluminę apkrovą. Dėl didelio šiluminio laidumo taip pat gali nebereikėti didelių radiatorių ar ventiliatorių.

Šilumai laidūs substratai yra esminiai PCB komponentai, todėl labai svarbu pasirinkti tinkamus. Be šilumai laidžių substratų naudojimo, šilumos perdavimą gali sumažinti ir tinkamas geometrinis komponentų išdėstymas. Pavyzdžiui, labai svarbus yra atstumas tarp pėdsakų. Jei pėdsakai per trumpi, gali atsirasti karštų taškų arba pablogėti jautrių komponentų veikimas. Kitas svarbus aspektas - varinių takelių storis. Turėtumėte rinktis mažos varžos varinius takelius, kurie sumažins energijos nuostolius ir šilumos išsiskyrimą.

Naudojant šilumai laidžius pagrindus PCB konstrukcijose galima pagerinti šilumos išsklaidymą ir sumažinti šiluminę varžą tarp įrenginių. Naudojant šilumai laidžias medžiagas mikroschemų išvadų apačioje, taip pat galima padidinti kontaktinį plotą tarp jų ir padėti prietaisams išsklaidyti šilumą. Be to, šilumai laidžios medžiagos gali būti naudojamos užpildymui, kad padėtų sumažinti šiluminę varžą.