Методы рассеивания тепла

Когда вам нужно создавать печатные платы (PCB) для различных устройств и оборудования, одним из основных соображений, которые вы должны учитывать, является то, насколько хорошо они рассеивают тепло. Правильно рассеивая тепло в печатных платах, вы можете защитить их от проблем с производительностью и полных поломок, вызванных чрезмерными температурами. Любая печатная плата, в которую вы инвестируете, должна быть разработана с надлежащими функциями рассеивания тепла, чтобы гарантировать, что она не будет перегреваться и обеспечит вам стабильную производительность.

Узнайте больше о том, почему тепло является проблемой, и несколько советов по рассеиванию тепла на печатной плате.

Почему тепло является проблемой для печатных плат

Всякий раз, когда ток протекает через электронные компоненты, тепловая нагрузка увеличивается. Количество тепла, выделяемого электронным компонентом, зависит от схемы, мощности и характеристик устройства. Вы часто обнаружите, что неправильно установленные компоненты, внешние элементы, недостаточная вентиляция и неправильная сборка вызывают перегрев печатных плат.

Хотя печатные платы могут выдерживать некоторое количество тепла, избыточная температура может вызвать некоторые серьезные проблемы. Некоторые негативные последствия избыточного тепла для печатных плат включают разрушение цепей, окисление компонентов, потерю структурной целостности и несовместимые скорости расширения материалов. Эти эффекты могут привести к снижению производительности печатной платы. Если печатная плата подвергается воздействию слишком большого количества тепла в течение длительного периода времени, печатная плата начнет работать со сбоями и даже может полностью выйти из строя, что приведет к необратимому повреждению печатной платы.

Методы рассеивания тепла

Поскольку избыточное тепло может вызвать некоторые серьезные проблемы, вы, вероятно, захотите, чтобы ваша печатная плата обладала свойствами рассеивания тепла. Если вы хотите отвести тепло от своих печатных плат, вы можете положиться на несколько различных методов отвода тепла. Например, добавление радиаторов и охлаждающих вентиляторов может стать отличным способом рассеивания тепла.

Узнайте больше о том, как рассеивать тепло в печатных платах, изучив некоторые основные методы ниже:

1. Добавьте охлаждающие вентиляторы и радиаторы

Радиаторы представляют собой теплопроводные металлические детали с большой поверхностью, и разработчики печатных плат обычно используют их для отвода тепла. Обычно эти детали крепятся к компонентам, выделяющим тепло, таким как переключающие устройства. После прикрепления радиатор позволит компоненту передавать тепло другим областям и рассеивать тепло по большой поверхности радиатора.

Помимо использования радиаторов на ваших печатных платах и ​​других компонентах вашего устройства, вы можете добавить охлаждающие вентиляторы. Эти вентиляторы добавляют поток холодного воздуха в ваше устройство, чтобы быстро отводить тепло и предотвращать его накопление. Как правило, охлаждающие вентиляторы используются для сильноточных блоков питания, поскольку они способствуют более эффективному и быстрому отводу тепла.

2. Используйте толстые медные дорожки

Когда вам нужна печатная плата для мощных приложений, обычно правильным выбором является добавление толстых и тяжелых медных дорожек. Благодаря использованию толстых медных дорожек тепло будет иметь большую поверхность для распределения и рассеивания тепла.

3. Инвестируйте в тепловые трубки

Если у вас есть печатная плата, установленная в компактном устройстве с ограниченным пространством, тепловые трубки могут помочь с рассеиванием тепла печатной платы. Эти трубы помогают поглощать тепло с помощью жидкостей, таких как небольшое количество аммиака, воды, ацетона или азота. После того, как жидкость поглотит тепло, труба будет выпускать пар. Этот пар течет вниз по трубе, пока не достигает конденсатора, который затем конденсирует пар в жидкую форму, позволяя трубе непрерывно циркулировать.

Из-за способности тепловых трубок легко передавать тепло компании, которым нужна экономичная и надежная пассивная передача, часто выбирают их. С установленными этими трубами ваши устройства будут иметь лучшую теплопроводность и не будут требовать особого обслуживания. Эти трубы также очень тихие из-за отсутствия в них движущихся частей и не вибрируют.

4. Выберите правильные материалы для доски

Еще один метод лучшего отвода тепла — это выбор материалов платы, наиболее подходящих для отвода тепла. Некоторые материалы для печатных плат не обладают необходимыми свойствами для работы с экстремальными температурами. Если вы знаете, что ваше устройство будет подвергаться воздействию высоких температур, важно выбрать материалы с теплорассеивающими свойствами.

Использование полиимидной основы часто является хорошим выбором для отвода тепла. Гибкие печатные платы изготовлены из более тонких и гибких материалов, что обеспечивает большее отношение площади поверхности к объему. Алюминиевые печатные платы, тип платы с металлическим сердечником, являются еще одним отличным выбором для рассеивания тепла из-за их диэлектрического слоя. Этот слой помогает поглощать тепло и передавать его алюминиевому слою, где тепло эффективно рассеивается. Эти алюминиевые печатные платы выгодны для мощных приложений. Для высокотемпературных проектов медные печатные платы обеспечивают наилучшее рассеивание тепла и теплопроводность.

Эффективным неметаллическим вариантом являются керамические печатные платы. Керамические печатные платы, обычно изготавливаемые из нитрида алюминия или оксида алюминия, подходят для приложений, требующих высокой термостойкости и высокочастотных соединений. В дополнение к высокой теплопроводности они имеют низкий коэффициент теплового расширения, большую универсальность и устойчивость к химической эрозии, поэтому они хорошо работают в различных средах.

5. Использовать термальные массивы

Массивы тепловых переходных отверстий — еще один отличный вариант для отвода тепла, помогающий увеличить площадь и массу меди. Увеличивая массу и площадь меди, устройство будет иметь меньшее тепловое сопротивление. Массивы тепловых переходов также обеспечивают лучшее рассеивание тепла для критических компонентов, поскольку они обеспечивают лучшую проводимость. Из-за их способности рассеивать тепло и снижать тепловое сопротивление компании часто используют массивы тепловых переходов рядом с источниками тепла для повышения производительности.

Массивы тепловых переходов популярны среди компаний, которые хотят убрать радиаторы со своих печатных плат. Массивы тепловых переходов можно комбинировать с прокладкой в ​​некоторых приложениях для отвода тепла от устройства. Эта комбинация улучшает рассеивание тепла печатной платы, а также устраняет необходимость в радиаторах.

6. Внедрить технологию медных монет

Медные монеты представляют собой небольшие кусочки меди, встроенные в печатную плату. Обычно их размещают непосредственно под компонентом, выделяющим много тепла. Они используют преимущества превосходной теплопроводности меди для отвода тепла от компонента прямо к радиатору. Медные монеты — отличный способ рассеивания тепла, и их обычно используют, когда у вас есть небольшое количество компонентов, выделяющих большую часть тепла.

Это локализованное решение поставляется в нескольких различных формах, включая T-Coins, I-Coins и C-Coins, которые вы будете использовать в зависимости от формы области. После маршрутизации монета вставляется в слот печатной платы, ламинируется и металлизируется для плотного соединения.

7. Оптимизация разводки печатной платы

Когда компания проектирует печатную плату, они часто полагаются на несколько лучших практик, чтобы обеспечить эффективное рассеивание тепла компоновкой печатной платы. Несколько практик включают в себя размещение чувствительных к температуре частей в областях с более низкой температурой устройства, например, в его нижней части, и избегать их установки поверх нагревательных устройств. Дизайнеры также будут размещать несколько частей в шахматном порядке в горизонтальной плоскости для лучшей вентиляции. Если компания хочет лучше отслеживать температуру своей печатной платы, она поместит термометр в самую горячую зону для точных измерений.

Превосходная компоновка печатной платы гарантирует, что источники тепла будут установлены как можно дальше друг от друга, чтобы избежать избыточного накопления тепла. Если на печатной плате есть охлаждающий вентилятор, разработчикам также рекомендуется размещать компоненты, выделяющие тепло, после охлаждающего вентилятора, а детали с низким уровнем тепловыделения — перед вентилятором. Опытные проектировщики печатных плат изучат циркуляцию воздуха на печатной плате, разместив устройства с высоким тепловыделением в соответствующих местах в зависимости от воздушного потока.

Выберите Millennium Circuits Limited для своих нужд в печатных платах

В Millennium Circuits Limited (MCL) мы регулярно консультируем и поставляем нашим клиентам печатные платы с исключительным рассеиванием тепла. Поскольку мы знаем, как тепло может негативно повлиять на печатную плату, мы уделяем большое внимание работе с нашими клиентами на этапах прототипирования и проектирования, чтобы гарантировать, что любые печатные платы, которые мы предоставляем клиентам, подходят для их необходимого применения и не будут подвержены перегреву. Поскольку мы не торопимся, чтобы понять потребности наших клиентов и предоставить им экономичные, высококачественные печатные платы, соответствующие их спецификациям, мы уверены, что сможем вам помочь.

Ознакомьтесь с возможностями наших печатных плат сегодня. Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите получить бесплатное предложение, свяжитесь с нами.