Как улучшить теплоотвод при проектировании печатных плат

Если вы хотите, чтобы ваша печатная плата работала эффективно и производительно, то вам следует рассмотреть некоторые изменения в конструкции. Для улучшения теплоотвода необходимо оптимизировать расположение компонентов. Это поможет полностью использовать медные плоскости, теплоотводящие отверстия и отверстия под паяльную маску. Кроме того, следует убедиться в том, что используемый канал теплового сопротивления является разумным и обеспечивает беспрепятственный отвод тепла от печатной платы.

Тепловые каналы

Один из способов улучшить теплоотвод при проектировании печатных плат - включить в них тепловые промежутки. Преимущество тепловых проходов заключается в том, что они позволяют передавать тепло между двумя различными слоями. Более крупные тепловые каналы обеспечивают больше пространства для перемещения тепла. В прошлом были популярны отверстия, заполненные проводящей эпоксидной смолой. Но такие проходы не только неэкономичны, но и могут быть дорогими. Вместо этого рассмотрите возможность использования обычных тепловых проходов, которые бесплатны и почти так же эффективны.

Тепловые проходы не только полезны для устройства, но и помогают снизить температуру спая. Они также позволяют использовать другие методы отвода тепла на обратной стороне печатной платы.

Вес меди

Вес меди является важным фактором при планировании дизайна печатной платы. Он увеличивает общую толщину печатной платы и обычно измеряется в унциях на квадратный фут. Вес печатных плат, в которых используется тяжелая медь, может достигать 20 унций на квадратный фут. Помимо толщины, вес меди также является основным фактором, влияющим на пропускную способность печатной платы.

Печатные платы из толстой меди часто используются в силовых электронных устройствах и других приборах, которые должны выдерживать жесткие условия эксплуатации. Такие конструкции отличаются более толстыми трассами, способными пропускать большие токи. Они также устраняют необходимость в использовании трасс нечетной длины. Кроме того, печатные платы с низким содержанием меди обеспечивают низкий импеданс трасс, но вряд ли могут иметь очень малую ширину трасс.

Открытые накладки

Наличие теплового канала уменьшает разницу между температурой площадки и окружающей ее плоскости. Теплопроводность теплового канала также снижается, если поверхность имеет подстилающую плоскость. Тепловой канал, расположенный между двумя площадками, будет занимать небольшой процент площади поверхности.

Очень важно минимизировать количество тепла, выделяемого силовыми компонентами на печатных платах. По этой причине разработчики должны располагать их подальше от углов и прилегающих трасс. Они также должны оптимизировать область вокруг этих силовых компонентов, что часто делается путем обнажения силовых площадок. Эти площадки отводят 80% часть тепла, выделяемого корпусом ИС, через нижнюю часть корпуса, а остальная часть рассеивается через боковые стороны.

Чтобы уменьшить нагрев печатных плат, разработчики могут использовать улучшенные средства управления теплом. К ним относятся тепловые трубки, радиаторы, вентиляторы и многое другое. Эти изделия помогут снизить температуру печатной платы за счет теплопроводности, пассивной конвекции и излучения. Кроме того, разработчики могут выбрать способ соединения, который позволит снизить тепловыделение на плате. Обычный подход с открытыми выводами приведет к большему количеству проблем с теплом, чем решает.

Охлаждающие вентиляторы

Печатные платы могут выиграть от добавления охлаждающих вентиляторов для отвода тепла от платы. Как правило, печатные платы, изготовленные на основе медных или полиимидных материалов, отводят тепло быстрее, чем те, которые изготовлены на основе непроводящего материала. Такие печатные платы также более гибкие и часто имеют большую площадь поверхности для теплопроводности. Кроме того, они обеспечивают большее пространство между мощными компонентами.

Правильное размещение охлаждающих вентиляторов помогает улучшить отвод тепла. При хорошей компоновке печатной платы наиболее мощные компоненты размещаются ниже по потоку от охлаждающих вентиляторов. Используя руководство по проектированию печатных плат IPC-2221, разработчик может определить рекомендуемые расстояния между каждым компонентом.

Теплопроводящие подложки

Выбор теплопроводящей подложки для конструкции печатной платы - важный момент при проектировании. Она поможет улучшить отвод тепла, снизив тепловую нагрузку на активные компоненты. Высокая теплопроводность может также устранить необходимость в громоздких радиаторах или вентиляторах.

Теплопроводящие подложки являются важнейшими компонентами печатных плат, поэтому очень важно выбрать правильные. Помимо использования теплопроводящих подложек, правильное геометрическое расположение компонентов также может снизить теплопередачу. Например, расстояние между трассами имеет решающее значение. Если трассы слишком короткие, они могут вызвать образование горячих точек или ухудшить работу чувствительных компонентов. Еще один важный момент - толщина медных дорожек. Следует выбирать медные трассы с низким импедансом, что уменьшит потери энергии и тепловыделение.

Использование теплопроводящих подложек в конструкции печатных плат позволяет улучшить отвод тепла и снизить тепловое сопротивление между устройствами. Использование теплопроводящих материалов на нижней части выводов микросхем также может увеличить площадь контакта между ними, помогая устройствам рассеивать тепло. Кроме того, теплопроводящие материалы можно использовать для заполнения, чтобы уменьшить тепловое сопротивление.