Hur man förbättrar värmeavledning med mönsterkortsdesign

Om du vill att ditt kretskort ska fungera effektivt bör du överväga några designändringar. För att förbättra värmeavledningen måste du optimera din komponentlayout. Detta hjälper ditt kretskort att fullt ut utnyttja kopparplan, värmeavledningshål och lödmasköppningar. Dessutom bör du se till att den termiska motståndskanalen du använder är rimlig, vilket möjliggör smidig värmeexport från kretskortet.

Termiska vior

Ett av sätten att förbättra värmeavledningen på mönsterkort är att inkludera termiska vias. Termiska vias har fördelen att de möjliggör överföring av värme mellan två olika lager. En större termisk vias ger mer utrymme för värmen att röra sig. Tidigare var vior fyllda med ledande epoxi populära. Men dessa vior är inte bara oekonomiska, de kan också bli dyra. Istället bör du överväga att använda vanliga termiska vior, som är gratis och nästan lika effektiva.

Termiska vias är inte bara bra för enheten, utan bidrar också till att sänka junction-temperaturen. De möjliggör också andra metoder för värmeavledning på kretskortets baksida.

Vikt koppar

Kopparvikten är en viktig faktor när man planerar en PCB-design. Den ökar kretskortets totala tjocklek och mäts vanligtvis i uns per kvadratfot. PCB som använder tung koppar kan ha vikter så höga som 20 oz per kvadratfot. Förutom tjockleken är kopparvikten också en viktig faktor för ett kretskorts strömkapacitet.

PCB med tung koppar används ofta i kraftelektronikprylar och andra enheter som måste tåla tuffa miljöer. Dessa konstruktioner har tjockare spår som kan bära högre strömmar. De eliminerar också behovet av spår med udda längd. Dessutom tillåter PCB med låg kopparhalt en låg spårimpedans, men det är osannolikt att de har extremt små spårvidder.

Exponerade kuddar

Närvaron av en termisk via minskar skillnaden mellan temperaturen på kudden och det omgivande planet. Värmeledningsförmågan hos en termisk via minskar också om ytan har ett underliggande plan. En termisk via som placeras mellan två kuddar kommer att utgöra en liten procentandel av ytan.

Det är viktigt att minimera mängden värme som genereras av kraftkomponenter på kretskort. Därför bör konstruktörerna hålla dem borta från hörn och intilliggande spår. De bör också optimera området runt dessa kraftkomponenter, vilket ofta görs genom att exponera kraftkuddar. Denna typ av kontaktytor leder 80% av den värme som genereras av ett IC-paket genom paketets botten och resten avleds genom sidorna.

För att minska värmen på kretskort kan konstruktörerna använda förbättrade värmehanteringsprodukter. Dessa produkter inkluderar värmerör, kylflänsar, fläktar med mera. Dessa produkter kan bidra till att minska PCB: s temperatur genom ledning, passiv konvektion och strålning. Dessutom kan konstruktörerna välja en metod för sammankoppling som minskar den värme som genereras på kortet. Den vanliga metoden med exponerade plåtar leder till fler värmeproblem än den löser.

Kylfläktar

Kretskort kan med fördel förses med kylfläktar som leder bort värmen från kortet. I allmänhet avleder kretskort med koppar- eller polyimidbasmaterial värme snabbare än de som tillverkas med ett icke ledande basmaterial. Dessa mönsterkort är också mer flexibla och har ofta större ytor för värmeledning. Dessutom ger de mer utrymme mellan högeffektskomponenter.

Rätt placering av kylfläktar bidrar till att förbättra värmeavledningen. En bra PCB-layout placerar de mest effektgenererande komponenterna nedströms från kylfläktarna. Med hjälp av en IPC-2221 PCB design guide kan en konstruktör ta reda på de rekommenderade avstånden mellan varje komponent.

Termiskt ledande substrat

Att välja ett termiskt ledande substrat för din PCB-design är en viktig faktor i din design. Det kan bidra till att förbättra värmeavledningen genom att minska den termiska påfrestningen på de aktiva komponenterna. Hög värmeledningsförmåga kan också eliminera behovet av skrymmande kylflänsar eller fläktar.

Termiskt ledande substrat är viktiga komponenter för PCB, så det är viktigt att välja rätt. Förutom att använda termiskt ledande substrat kan rätt geometrisk placering av komponenter också minska värmeöverföringen. Till exempel är avståndet mellan spåren kritiskt. Om spåren är för korta kan de orsaka hot spots eller försämra prestandan hos känsliga komponenter. En annan viktig faktor är tjockleken på kopparspåren. Du bör välja kopparledningar med låg impedans, vilket minskar energiförlusterna och värmeutvecklingen.

Genom att använda termiskt ledande substrat i PCB-konstruktioner kan man förbättra värmeavledningen och minska värmemotståndet mellan enheterna. Genom att använda termiskt ledande material på undersidan av chipkablarna kan man också öka kontaktytan mellan dem, vilket hjälper enheterna att avleda värme. Dessutom kan termiskt ledande material användas för fyllning för att minska det termiska motståndet.