Hei acolo! În calitate de furnizor de PCB de cupru greu, am văzut de prima dată cât de crucial este să proiectăm o chiuvetă eficientă pentru aceste plăci. PCB -urile grele de cupru sunt adesea utilizate în aplicații de mare putere și, fără gestionarea corespunzătoare a căldurii, se pot supraîncălzi rapid, ceea ce duce la o performanță redusă și chiar o defecțiune a componentelor. Așadar, să ne scufundăm în modul de proiectare a unei chiuvete de căldură pentru PCB -uri de cupru grele.
Înțelegerea elementelor de bază ale transferului de căldură
Înainte de a începe proiectarea, este important să înțelegem cum se transferă căldura într -un PCB. Există trei metode principale de transfer de căldură: conducere, convecție și radiații.
Conducerea este transferul de căldură printr -un material solid. Într -un PCB de cupru greu, cuprul este un conductor excelent de căldură. Straturile groase de cupru din aceste PCB pot ajuta la efectuarea căldurii departe de componentele de mare putere. De exemplu, dacă aveți un tranzistor de putere pe PCB, urmele de cupru pot acționa ca o cale de conducere pentru a muta căldura în alte părți ale plăcii.
Convecția este transferul de căldură printr -un lichid (fie gaz, fie lichid). În cazul PCB -urilor, aerul este cel mai frecvent fluid. Pe măsură ce aerul din jurul componentelor fierbinți se încălzește, acesta se ridică și aerul mai rece se deplasează pentru a -l înlocui. Acest lucru creează un curent de convecție natural care ajută la disiparea căldurii.
Radiația este transferul de căldură prin unde electromagnetice. În timp ce radiațiile joacă un rol relativ mic în transferul de căldură PCB în comparație cu conducerea și convecția, aceasta contribuie în continuare la disiparea totală a căldurii.
Factori de luat în considerare în proiectarea radiatorului de căldură
1. Rezistență termică
Rezistența termică este o măsură a cât de bine rezistă un material sau o structură în fluxul de căldură. Când proiectați o chiuvetă de căldură pentru un PCB de cupru greu, doriți să minimalizați rezistența termică între componenta generatoare de căldură și mediul înconjurător. Acest lucru poate fi obținut prin utilizarea materialelor cu o conductivitate termică ridicată, cum ar fi aluminiu sau cupru, pentru radiatorul de căldură.
2. Suprafață
Cu cât suprafața este mai mare a chiuvetei de căldură, cu atât se poate disipa mai multă căldură. Puteți crește suprafața adăugând aripioare la radiatorul de căldură. Aripioarele oferă o suprafață suplimentară pentru ca aerul să intre în contact cu radiatorul de căldură, îmbunătățind convecția. De exemplu, o chiuvetă de căldură cu o mulțime de aripioare subțiri și distanțate, în general, va disipa căldura mai bine decât una cu mai puține aripioare mai groase.
3. Selectarea materialelor
Așa cum am menționat anterior, aluminiul și cuprul sunt alegeri populare pentru materialele de la chiuvetă de căldură datorită conductivității lor termice ridicate. Aluminiul este ușor și relativ ieftin, ceea ce îl face o alegere comună pentru multe aplicații. Pe de altă parte, cuprul are o conductivitate termică și mai mare, dar este mai grea și mai scumpă. Trebuie să echilibrați cerințele de cost, greutate și performanță atunci când selectați materialul pentru chiuveta dvs. de căldură.
4. Metoda de montare
Modul în care este montat și chiuveta de căldură pe PCB. O metodă de montare bună asigură un bun contact termic între componenta generatoare de căldură și radiatorul de căldură. Puteți utiliza pastă termică sau plăcuțe pentru a umple orice goluri între componentă și radiator, reducând rezistența termică.
Pași de proiectare pentru o chiuvetă de căldură
Pasul 1: Determinați sarcina de căldură
Primul pas în proiectarea unei chiuvete de căldură este de a determina sarcina de căldură a PCB -ului greu de cupru. Aceasta implică calcularea cantității de căldură generată de toate componentele de pe bord. De obicei, puteți găsi evaluările de disipare a puterii pentru componentele individuale în fișele lor de date. Adăugați disiparea puterii tuturor componentelor pentru a obține încărcarea totală a căldurii.
Pasul 2: Selectați materialul de căldură
Pe baza încărcării de căldură și a cerințelor dvs. de cost și performanță, selectați materialul adecvat de radiator. Dacă sarcina de căldură este relativ scăzută, aluminiul ar putea fi o alegere bună. Pentru aplicații de înaltă putere, cuprul poate fi mai potrivit.
Pasul 3: Calculați suprafața necesară
Folosind sarcina de căldură și cerințele de rezistență termică, calculați suprafața necesară a chiuvetei de căldură. Există diverse formule și calculatoare online disponibile pentru a ajuta la acest calcul. Rețineți că trebuie să fie luată în considerare și suprafața aripioarelor.
Pasul 4: Proiectați aripioarele
După ce cunoașteți suprafața necesară, proiectați aripioarele radiatorului. Luați în considerare înălțimea, grosimea și distanțarea aripioarei. Aripioarele mai înalte, mai subțiri, cu o distanță mai atentă, în general, asigură mai multă suprafață, dar pot crește și rezistența la aer, afectând convecția. Trebuie să găsiți un echilibru între suprafața și fluxul de aer.
Pasul 5: Luați în considerare mecanismul de montare
Proiectați un mecanism de montare adecvat pentru a atașa chiuveta de căldură la PCB. Asigurați -vă că oferă un contact termic bun și este ușor de instalat și de îndepărtat, dacă este necesar.
Considerații speciale pentru PCB -uri de cupru grele
PCB -urile grele de cupru au unele caracteristici unice care trebuie luate în considerare la proiectarea unei chiuvete de căldură. Straturile groase de cupru din aceste plăci pot acționa ca un distribuitor de căldură construit. Puteți profita de acest lucru prin proiectarea chiuvetei de căldură pentru a funcționa împreună cu straturile de cupru. De exemplu, puteți alinia chiuveta de căldură cu zonele PCB unde straturile de cupru sunt cele mai groase pentru a îmbunătăți conducerea căldurii.
De asemenea, PCB -urile grele de cupru sunt adesea utilizate în aplicații de mare putere, ceea ce înseamnă că generează mai multă căldură. Este posibil să fie nevoie să proiectați o chiuvetă mai robustă, cu o suprafață mai mare și o performanță termică mai bună în comparație cu un PCB standard.
Produse PCB conexe
Dacă sunteți interesat de alte tipuri de PCB -uri de înaltă performanță, oferim și noiBlind de cupru gros - îngropat prin PCB,PCB de transmisie de mare viteză, șiPCB de polimidă înaltă - temperatură. Aceste produse sunt concepute pentru a satisface cerințele solicitante ale diferitelor industrii.
Concluzie
Proiectarea unei chiuvete de căldură pentru un PCB de cupru greu este o sarcină complexă, dar esențială. Înțelegând principiile transferului de căldură, luând în considerare factorii relevanți și urmând etapele de proiectare, puteți crea o chiuvetă de căldură eficientă care să asigure funcționarea fiabilă a PCB -ului dvs. Dacă sunteți pe piață pentru PCB -uri de cupru grele sau aveți nevoie de ajutor cu designul radiator, nu ezitați să ajungeți. Suntem aici pentru a vă ajuta cu toate nevoile PCB și puteți lucra cu dvs. pentru a găsi cele mai bune soluții pentru aplicațiile dvs. specifice.
Referințe
- Incropera, FP, & DeWitt, DP (2002). Fundamentele transferului de căldură și masă. Wiley.
- Madhusudan, IS (1996). Proiectarea termică a echipamentelor electronice. CRC PRESS.