Rozwiązanie do odprowadzania ciepła z dwuwarstwowej płytki PCB

Ponieważ wydajność urządzeń elektronicznych stale się poprawia, rozpraszanie ciepła stało się wyzwaniem, którego nie można zignorować przy projektowaniu. Zwłaszcza w przypadku podwójnej warstwy o dużej gęstościPCBkonstrukcja, skuteczne rozwiązania w zakresie odprowadzania ciepła pomagają zapewnić długoterminową stabilną pracę sprzętu. Poniżej przedstawiono głównie kilka rozwiązań rozpraszania ciepła dla dwuwarstwowych płytek drukowanych.

1. Wyzwania odprowadzania ciepła przez płyty dwuwarstwowe

Ze względu na ograniczenia konstrukcyjne dwuwarstwowyPCBstoją przed pewnymi wyzwaniami związanymi z rozpraszaniem ciepła:

Ograniczenia przestrzenne: Grubość i przestrzeń płyt dwuwarstwowych ograniczają możliwość projektowania odprowadzania ciepła.

Stężenie źródła ciepła: Układ komponentów o dużej gęstości może prowadzić do koncentracji źródła ciepła, zwiększając ryzyko powstania lokalnych gorących punktów.

Ścieżka przewodzenia ciepła: Ścieżka przewodzenia ciepła w płytach dwuwarstwowych jest stosunkowo ograniczona i należy ją zoptymalizować, aby poprawić efektywność rozpraszania ciepła.

2. Rozwiązanie rozpraszające ciepło

1. Zoptymalizuj układ PCB

Optymalizacja układu PCB jest podstawą poprawy efektywności odprowadzania ciepła. Podczas układania należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

Pierwszym z nich jest rozproszenie elementów grzewczych, aby uniknąć koncentracji źródeł ciepła; drugim jest zapewnienie najkrótszej drogi przewodzenia ciepła pomiędzy elementami grzejnymi a elementami odprowadzającymi ciepło (takimi jak grzejniki lub radiatory); trzeci polega na wykorzystaniu oprogramowania do symulacji termicznej w celu przewidywania gorących punktów i optymalizacji układu.

2. Używaj materiałów o wysokiej przewodności cieplnej

Wybór materiału podłoża o wysokiej przewodności cieplnej, takiego jak podłoże ceramiczne lub materiał FR-4 o wysokiej Tg (temperaturze zeszklenia) może poprawić efektywność przewodzenia ciepła z elementu do płytki PCB.

3. Zwiększ ścieżkę przewodzenia ciepła

Zwiększając ścieżkę termiczną, na przykład za pomocą kleju termicznego, podkładek termicznych lub pasty termicznej, ciepło jest przewodzone z komponentu na powierzchnię PCB, a następnie rozpraszane do otoczenia przez radiator.

4. Zastosowanie grzejników i radiatorów

Zainstalowanie grzejników lub radiatorów w odpowiednich miejscach na płytach dwuwarstwowych może znacznie poprawić efektywność odprowadzania ciepła. Projekt radiatora powinien uwzględniać ścieżki przepływu powietrza, aby zoptymalizować rozpraszanie ciepła.

5. Technologia chłodzenia rurą cieplną i komorą parową

W zastosowaniach o dużej gęstości mocy można zastosować techniki chłodzenia rurką cieplną lub komorą parową. Technologie te wykorzystują zasadę przemiany fazowej do efektywnego przewodzenia ciepła ze źródła ciepła do powierzchni radiatora.

6. Technologia obróbki powierzchni

Stosowanie czernienia lub innych technologii obróbki powierzchni może poprawić zdolność absorpcji i emisji promieniowania podczerwonego na powierzchni PCB, zwiększając w ten sposób efekt naturalnego rozpraszania ciepła przez konwekcję.

7. Chłodzenie wentylatorem i wymuszonym obiegiem powietrza

Jeśli pozwala na to miejsce, do wymuszonego chłodzenia powietrzem można zastosować wentylatory, aby poprawić efektywność rozpraszania ciepła. Dobór i rozmieszczenie wentylatorów powinno uwzględniać optymalizację przepływu powietrza.

8. Układ chłodzenia cieczą

W zastosowaniach charakteryzujących się wyjątkowo wysokimi obciążeniami cieplnymi można rozważyć systemy chłodzenia cieczą. Przenosząc ciepło do cieczy, ciepło jest rozpraszane przez system cyrkulacji cieczy.

Skuteczne rozwiązania termiczne są ważne dla zapewnienia niezawodności i wydajności konstrukcji dwuwarstwowychPCB. Kompleksowe rozważenie optymalizacji układu, doboru materiałów, zastosowania komponentów chłodzących i zaawansowanej technologii chłodzenia pozwala na zaprojektowanie rozwiązania chłodzącego spełniającego różne wymagania dotyczące obciążenia cieplnego. W miarę jak urządzenia elektroniczne zmierzają w kierunku wyższej wydajności i mniejszych rozmiarów, badania i innowacje w technologii rozpraszania ciepła będą w dalszym ciągu stawić czoła rosnącym wyzwaniom związanym z rozpraszaniem ciepła.