Técnica de disipación de calor de la placa de circuito PCB

Técnica de disipación de calor de la placa de circuito PCB.


El calor producido cuando el equipo electrónico está funcionando hace que la temperatura interna del equipo aumente rápidamente. Si el calor no se libera a tiempo, el equipo continuará calentándose, el dispositivo fallará debido al sobrecalentamiento y la fiabilidad del equipo electrónico disminuirá. Es muy importante el tratamiento de disipación de calor de la placa de circuito.


Uno, análisis de los factores de aumento de temperatura de la placa de circuito impresa.

La razón directa para el aumento de temperatura de PCB es la existencia de dispositivos de disipación de energía, y la intensidad del calor varía con el consumo de energía. Dos fenómenos de aumento de temperatura en tablas impresas:

1) aumento de la temperatura del área local o grande;

2) aumento de la temperatura a corto o largo plazo.


En el análisis del consumo de energía térmica de PCB, generalmente a partir de los siguientes aspectos a analizar.

  1. Consumo de energía eléctrica

    1) Análisis del consumo de energía por unidad de área;

    2) Se analiza la distribución del consumo de energía en la placa de circuito PCB.

  2. Estructura de los tableros impresos.

    1) Tamaño de las tablas impresas;

    2) Materiales para tableros impresos.

  3. Modo de instalación de tableros impresos.

    1) Modo de instalación (como instalación vertical, instalación horizontal);

    2) Condiciones de sellado y distancia de la carcasa.

  4. Radiación termal

    1) Coeficiente de radiación de la superficie de PCB;

    2) La diferencia de temperatura entre los tableros impresos y las superficies adyacentes y su temperatura absoluta;

  5. Conducción de calor

    1) Instalación de radiadores;

    2) Transmisión de otras estructuras de montaje.

  6. Convección de calor

    1) Convección natural;

    2) convección de enfriamiento forzado



El análisis de los factores anteriores de PCB es una forma efectiva de resolver el aumento de temperatura de PCB. A menudo, estos factores están interrelacionados y dependen unos de otros en un producto y sistema. La mayoría de los factores deben analizarse de acuerdo con la situación real. Los parámetros como el aumento de temperatura y el consumo de energía se pueden calcular o estimar correctamente solo de acuerdo con una situación específica.


En segundo lugar, el modo de disipación de calor de la placa de circuito

  1. Dispositivo de calentamiento alto más radiador, placa de conducción de calor

    Se puede agregar un radiador o un tubo de conducción de calor al dispositivo de calefacción cuando hay algunos dispositivos en la PCB con un valor de calor más alto (menos de 3), y se puede usar un radiador con ventilador cuando la temperatura no se puede bajar. Para potenciar el efecto de disipación del calor. Cuando la cantidad de dispositivo de calentamiento es mayor que 3, se puede usar un gran disipador de calor. Es un radiador especial adaptado a la posición y altura del dispositivo de calentamiento en la placa PCB o disipación de calor en una placa grande. Elija diferentes posiciones altas y bajas de componentes en el dispositivo. Abroche el disipador de calor en la superficie del elemento como un todo. Sin embargo, el efecto de disipación de calor no es bueno debido a la baja y baja consistencia del ensamblaje y la soldadura de los componentes. Una almohadilla de transferencia de calor de cambio de fase térmica suave generalmente se agrega a la superficie del componente para mejorar el efecto de disipación de calor.

  2. Disipación de calor a través de la propia placa PCB.

    En la actualidad, las hojas de PCB ampliamente utilizadas son sustratos de tela de vidrio revestido de cobre / epoxi o sustratos de tela de vidrio de resina fenólica, así como una pequeña cantidad de laminados revestidos de cobre basados en papel. Aunque estos sustratos tienen excelentes propiedades eléctricas y de procesamiento, tienen una pobre disipación del calor. Como canal de disipación de calor para elementos de alto calentamiento, difícilmente puede esperarse la transferencia de calor desde la superficie del elemento al aire circundante desde la propia resina de PCB. Pero a medida que el producto electrónico ha entrado en la miniaturización de los componentes, se instala la alta densidad. En la era del ensamblaje de alto calentamiento, no es suficiente disipar el calor solo por la superficie del elemento con una superficie muy pequeña. Al mismo tiempo, debido al uso extensivo de elementos de montaje en superficie, como QFPGA-BGA, el calor producido por los componentes se transfiere a la placa PCB en grandes cantidades. La mejor manera de resolver la disipación de calor es mejorar la capacidad de disipación de calor de PCB que está en contacto directo con el elemento de calentamiento y transmitir o emitir a través de la placa de PCB.

  3. Utilizando el diseño racional de la línea para realizar la disipación de calor.

  4. Para los dispositivos enfriados por aire de convección libre, es mejor organizar circuitos integrados (u otros dispositivos) de manera longitudinal u horizontal.

  5. Los dispositivos en la misma tabla impresa deben disponerse en la medida de lo posible de acuerdo con su tamaño calorífico y el grado de disipación del calor. Dispositivos con poco calor o poca resistencia al calor (por ejemplo, pequeños transistores de señal, pequeños circuitos integrados), los condensadores electrolíticos se colocan en la parte superior del flujo de enfriamiento (entrada) y dispositivos con alta resistencia calórica o calorífica (por ejemplo, transistores de potencia, a gran escala) Los circuitos integrados, etc.) se colocan aguas abajo del flujo de refrigeración.

  6. En la dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia están dispuestos lo más cerca posible del borde de la PCB para acortar el recorrido de transferencia de calor; en la dirección vertical, los dispositivos de alta potencia están dispuestos lo más cerca posible de la parte superior de la PCB, a fin de reducir el efecto de estos dispositivos en la temperatura de otros dispositivos.

  7. Los dispositivos termosensibles se colocan mejor en el área de temperatura más baja (p. Ej., La parte inferior del dispositivo, no lo coloque directamente sobre el dispositivo de calentamiento, y los dispositivos múltiples están preferiblemente escalonados en el plano horizontal).

  8. La disipación de calor de la placa de circuito impreso en el equipo depende principalmente del flujo de aire, por lo que debemos estudiar la trayectoria del flujo de aire en el diseño, configurar razonablemente el dispositivo o la placa de circuito impreso. El flujo de aire siempre tiende a fluir en el lugar donde la resistencia es pequeña. Por lo tanto, al configurar dispositivos en placas de circuito impreso, debemos evitar dejar un espacio aéreo más grande en un área determinada. El mismo problema debe notarse en la configuración de varias placas de circuito impreso en toda la máquina.

  9. Para evitar la concentración de puntos calientes en la PCB y distribuir la potencia de manera uniforme en la placa de la PCB en la medida de lo posible para mantener la uniformidad y uniformidad del rendimiento de la temperatura de la superficie de la PCB, a menudo es difícil lograr una distribución estricta y uniforme en el proceso de diseño. Sin embargo, es necesario evitar áreas con alta densidad de potencia para evitar la aparición de puntos calientes que afecten el funcionamiento normal de todo el circuito.

  10. Coloque los dispositivos con el mayor consumo de energía y el mayor calentamiento cerca de la posición óptima para la disipación del calor. No coloque los dispositivos de alto calentamiento en las esquinas y bordes de la placa de circuito impreso. A menos que haya un dispositivo de disipación de calor cerca, seleccione dispositivos más grandes al diseñar resistencias de potencia y deje suficiente espacio para disipar el calor al ajustar la disposición de la PCB .

  11. La resistencia térmica entre los dispositivos de alta disipación de calor debe minimizarse cuando se conectan al sustrato. Se pueden usar algunos materiales conductores térmicos (como el recubrimiento de una capa de gel de sílice conductor térmico) en la parte inferior del chip, y se puede mantener cierta área de contacto para disipar el calor del dispositivo.

  12. Conexión de dispositivo a sustrato:

    1) Reduzca la longitud del cable del dispositivo tanto como sea posible

    2) Al seleccionar un dispositivo de alta potencia, se debe considerar la conductividad térmica del material del cable y, si es posible, se debe elegir la sección transversal máxima del cable.

    3) Elige un dispositivo con más pines.

  13. Selección del paquete del dispositivo:

    1) Al considerar el diseño térmico, se debe prestar atención a la descripción del paquete del dispositivo y su conductividad térmica.

    2) Se debe considerar la posibilidad de proporcionar una buena trayectoria de conducción de calor entre el sustrato y el embalaje del dispositivo;

    3) El corte de aire debe evitarse en la trayectoria de conducción de calor, si este es el caso, se puede llenar con material de conducción de calor.