Печатная плата радиатора

Плата радиатора

Проектирование печатных плат — сложный процесс, требующий пристального внимания к целому ряду потенциальных проблем. Разработчики должны проанализировать каждую особенность платы, чтобы обеспечить оптимальную функциональность, от физических ограничений до электрических взаимодействий между компонентами и потери сигнала. Одной из таких функций является управление температурным режимом, которое необходимо для обеспечения долговечности и функциональности печатной платы.

Существует много способов добиться оптимального управления температурой и отвести избыточное тепло от печатной платы, включая выбор подходящих методов охлаждения. Одним из таких способов является установка радиатора. В этой статье объясняется, что такое радиаторы, их уникальные преимущества и проблемы, а также как выбрать радиаторы для печатных плат.

Что такое радиатор на печатной плате?

Радиатор представляет собой деталь с большой площадью поверхности, состоящую из теплопроводного металла. Этот радиатор обычно крепится к компонентам печатной платы, включая силовые транзисторы и переключающие устройства. Цель этой части — поглощать и рассеивать тепло.

Радиаторы для печатных плат работают по принципу теплопроводности. В этом принципе тепло передается от областей с высоким термическим сопротивлением к областям с низким термическим сопротивлением и от областей с высокой теплотой к областям с низкой теплотой. Поскольку радиаторы изготовлены из алюминия или меди, которые обладают отличной теплопроводностью и низким термическим сопротивлением, тепло естественным образом передается от компонентов печатной платы к радиатору.

Процесс работает следующим образом:

• Компонент печатной платы выделяет тепло, которое естественным образом перемещается от компонента к радиатору по принципу теплопроводности.
• Оттуда тепло рассеивается по большой площади поверхности радиатора.
• Тепло передается в окружающую среду через площадь поверхности радиатора. Многие радиаторы имеют ребра — прямоугольные элементы, похожие на штифты, которые торчат перпендикулярно поверхности печатной платы, — которые помогают увеличить площадь поверхности и передать тепло от радиатора в окружающий воздух.

Применения радиаторов

Поскольку радиаторы необходимы для печатных плат, которые потребляют большое количество энергии, они могут генерировать больше тепла, чем обычная печатная плата. Разработчики предпочтут использовать радиатор, если обнаружат, что прототип печатной платы показывает тепловой профиль с горячими точками и высокотемпературными областями. Тем не менее, потребность в теплоотводе в конструкции печатной платы может быть определена на ранней стадии процесса проектирования по типам компонентов, находящихся на печатной плате, в том числе:

• Процессоры: Для печатных плат, включающих в себя процессоры, такие как центральные, графические и микропроцессорные процессоры, часто требуются радиаторы, чтобы обеспечить управление температурным режимом и обеспечить безошибочную долговечность.
• Компоненты питания: Печатные платы с компонентами питания, как правило, имеют более высокие требования к управлению температурным режимом. Некоторые примеры компонентов, попадающих в эту категорию, включают усилители мощности, регуляторы мощности, силовые ИС и блоки питания.
• Плотность компонентов: Для печатной платы также может потребоваться радиатор для управления температурным режимом, если она имеет высокую плотность компонентов, так как это может привести к большему выделению тепла, чем средняя печатная плата.

Некоторые отрасли также могут чаще использовать радиаторы, чем другие. Например, военные приложения, как правило, используют радиаторы в конструкциях печатных плат, чтобы обеспечить долгосрочную функциональность.

Преимущества радиатора

Эти детали имеют широкий спектр преимуществ, в том числе:

• Управление температурным режимом: Основным преимуществом радиатора является его способность улучшать управление температурой в конструкции печатной платы. Эти детали отлично подходят для решения многочисленных проблем с отводом тепла и охлаждением.
• Долговечность: Радиаторы для печатных плат долговечны и не требуют замены после длительного использования. Кроме того, их использование может помочь увеличить срок службы печатной платы за счет правильного управления температурным режимом.
• Низкая стоимость: Большинство радиаторов недороги и представляют собой экономичное решение для управления температурным режимом в конструкциях печатных плат.
• Малый вес: Многие радиаторы изготовлены из меди или алюминия, что обеспечивает отличную термостойкость без значительного увеличения веса платы.

Проблемы радиатора

Несмотря на то, что радиаторы предлагают множество преимуществ для управления температурным режимом печатных плат, они создают серьезные проблемы при проектировании печатных плат. Некоторые из наиболее серьезных проблем, связанных с радиаторами на печатных платах, включают:

• Трудности с механическим креплением: Радиаторы для печатных плат имеют механические крепления, такие как нажимные штифты и Z-образные зажимы, которые требуют просверливания анкеров в плате, что может привести к повреждению конструкции, если впоследствии потребуется изменить конструкцию.
• Трудности немеханического крепления: Клейкое или эпоксидное немеханическое крепление представляет высокий риск повреждения устройства во время снятия из-за механического воздействия. Кроме того, применение немеханических креплений затруднено из-за низкой текучести термоклеев и эпоксидных смол — эти крепления должны быть идеальными и не иметь воздушных карманов для достижения оптимального управления температурой, но для этого требуется давление, которое может сломать плату.
• Требования к отсоединению: Еще одна сложная проблема для радиаторов на печатных платах заключается в том, что радиатор должен быть съемным. Если кому-то нужно обслуживать плату, он должен иметь возможность снять радиатор, не повредив плату. Это особенно сложно для вложений с использованием клея.

Советы по правильному выбору радиатора

Добавление радиатора к печатной плате повлияет на конструкцию, особенно на возможность переделки конструкции без повреждений. При поиске подходящего крепления радиатора для печатной платы учитывайте несколько факторов:

• Температурные требования: Прежде чем рассматривать радиаторы, вам необходимо знать тепловой расчетный профиль (TDP) компонентов печатной платы и их оптимальные рабочие температуры. Эта информация будет указывать энергопотребление компонента и то, насколько необходимо управление температурным режимом для поддержания его работоспособности.
• Требования к пространству. Определите, сколько места в проекте доступно для радиатора. Эти детали бывают разных размеров и конструкций, поэтому важно знать, есть ли место для радиатора в конструкции печатной платы.
• Конструкция радиатора: Как только вы узнаете ограничения и требования к дизайну печатной платы, вам следует подумать о различных конструкциях радиаторов. Эти переменные включают свойства материала и размерные характеристики, такие как размер радиатора, количество ребер на нем и расстояние между ребрами.
• Техника монтажа: Наконец, подумайте, как радиатор должен быть прикреплен к печатной плате. В зависимости от конкретного радиатора и требований конструкции вы можете выбрать механическое или немеханическое крепление. В любом случае внимательно рассмотрите уникальные недостатки каждого метода прикрепления.

Свяжитесь с Millennium Circuits сегодня

Будучи высокоэффективным и недорогим пассивным средством теплопередачи, радиаторы могут служить многим целям при проектировании печатных плат. Если вы хотите реализовать конструкцию с использованием радиатора, вам может помочь Millennium Circuits Limited.

Компания Millennium Circuits Limited поставляет инженерам высококачественные печатные платы. Независимо от вашей отрасли, наш выбор технологий печатных плат гарантирует, что у вас будет надежная и функциональная печатная плата в основе ваших устройств. Свяжитесь с MCL сегодня, чтобы узнать больше о наших продуктах и ​​возможностях.