La guía esencial para el diseño y selección de disipadores térmicos de PCB

En el mundo acelerado de hoy, Los dispositivos electrónicos se están reduciendo rápidamente en tamaño y al mismo tiempo expanden su funcionalidad.. Para mantenerse al día con esta tendencia, El diseño de los PCB también debe evolucionar para ser más compactos.. Imagínese una pequeña placa de circuito que lleva una variedad de componentes electrónicos, todos ellos generando calor. Si no se toman medidas efectivas de gestión térmica, El funcionamiento normal y la vida útil del equipo se verán afectados.. Una de las formas más efectivas de lograr una gestión térmica óptima de la PCB es conectar un disipador térmico de PCB. En este articulo, Introduciremos de forma exhaustiva este importante componente., incluyendo sus materiales, Principios de trabajo, escenarios de aplicación, Guía de selección, etc..

¿Qué es el disipador de calor de PCB??

El disipador de calor de PCB es un componente de gestión térmica pasiva, generalmente hecho de metal, un material con alto conductividad térmica. Su función principal es absorber y disipar el calor generado por los componentes electrónicos de la placa de circuito impreso mediante conducción térmica., manteniendo así la temperatura del dispositivo dentro de un rango operativo seguro y evitando daños o degradación del rendimiento..

Materiales del disipador de calor de PCB

Los materiales comúnmente utilizados para fabricar disipadores de calor de placas de circuito son los siguientes:

• Aluminio: El aluminio es el material de disipador de calor más común.. Es liviano y tiene una conductividad térmica relativamente alta.. Más importante, Es más barato que otros materiales de disipador de calor., por lo que es ampliamente utilizado.
• Cobre:Tiene una conductividad térmica mayor que el aluminio., pero tiene un costo mayor. Por lo tanto, se utiliza a menudo para fabricar disipadores de calor aplicados en aplicaciones de alto rendimiento..
• Aleaciones de aluminio: Varias aleaciones de aluminio ofrecen propiedades mecánicas mejoradas y se pueden adaptar para cumplir requisitos específicos de conductividad térmica., fortaleza, y resistencia a la corrosión.
• Grafito: Grafito, aunque no es un metal, tiene una conductividad térmica relativamente alta y puede usarse en disipadores de calor de PCB, particularmente en aplicaciones donde el peso es una preocupación crítica.
• Cerámica: Es particularmente adecuado en situaciones donde el aislamiento eléctrico también es un requisito., además de la disipación de calor. Aunque la cerámica generalmente no conduce el calor tan bien como los metales.

A continuación enumeramos una tabla para comparar estos materiales desde diferentes aspectos.:

¿Cómo funciona el disipador de calor de PCB??

El funcionamiento fundamental de un disipador térmico de PCB depende del principio de conducción del calor., donde el calor generado por los componentes de PCB se transfiere efectivamente al disipador de calor, un componente diseñado específicamente para este propósito. Los componentes de una PCB a menudo generan calor durante el funcionamiento, creando áreas de alta temperatura. el disipador de calor, diseñado para tener bajo resistencia termica, actúa como puente térmico, alejando este calor de los componentes. Suele presentar una gran superficie, a menudo aumentado con aletas, para facilitar la transferencia eficiente de calor al aire circundante.

Métodos de fijación del disipador de calor de la placa de circuito

Los disipadores de calor de PCB se pueden montar en la PCB de varias maneras, incluso:

Adhesivo Térmico: Sencillo y eficaz, adhesivos termicos (pegar o cinta) proporcionar un vínculo permanente, Adecuado para muchas aplicaciones, pero dificulta los ajustes futuros..

Pasadores: Ideal para asegurar disipadores de calor más grandes, Los pasadores ofrecen una fuerte fijación a través de la PCB y son más fáciles de quitar que los adhesivos..

Clips y soportes: Estos proporcionan una seguridad, Accesorio sin herramientas que es conveniente para aplicaciones que requieren ajuste o extracción del disipador de calor..

Montaje con tornillos: Ofreciendo una conexión duradera, Los tornillos requieren agujeros o separadores en la placa de circuito impreso, pero facilitan la conexión y la desconexión.

Ajuste a presión: Para disipadores más ligeros, Los accesorios de ajuste rápido permiten una instalación y extracción rápidas y sin herramientas..

Epoxi Térmico: Similar a los adhesivos pero ofrece una unión más fuerte., Los epoxis térmicos son permanentes y proporcionan una excelente conductividad térmica..

Anclajes de soldadura: Utilizado en aplicaciones de alta confiabilidad, Soldar el disipador de calor directamente a la PCB garantiza la máxima durabilidad y eficiencia térmica, pero es permanente..

Situaciones Waquí disipador de calor PCB Son Usado

Cuando diseñamos una PCB, ¿Cómo determinamos si necesitamos usar un disipador de calor?? A continuación se detallan situaciones en las que generalmente se utilizan disipadores de calor de PCB:

1. Cuando el diseño de la placa de circuito utiliza procesadores como la CPU, GPU y MPU, Generalmente se requiere un disipador de calor..
2. Si hay componentes de potencia como reguladores de potencia., amplificadores de potencia y fuentes de alimentación, Es necesario un disipador de calor en la placa de circuito.. Porque tales componentes tienden a disipar más calor..
3. Cuando hay demasiados componentes en la PCB y son demasiado densos, se generará más calor. En este caso, También necesitamos usar un disipador de calor para reducir la temperatura de los componentes..
4. Considere si se necesita un disipador de calor según la aplicación final de la PCB. Por ejemplo, cuando PCB se utiliza en ambientes de alta temperatura, un disipador de calor también es esencial.

Consejos para el diseño de disipadores térmicos de PCB

Sólo diseñando un disipador adecuado se puede conseguir la máxima gestión térmica. Aquí proporcionamos algunos consejos básicos de diseño de disipadores térmicos de PCB:

• Selección de material
  El aluminio tiene menor peso y precio relativamente bajo., mientras que el cobre ofrece una conductividad térmica superior. Por lo tanto, al seleccionar materiales de disipador de calor, Necesitamos considerar sus características de manera integral, incluida la conductividad térmica., costo, peso, etc..
• Maximización del área de superficie
  Al diseñar un disipador de calor, Puede aumentar la superficie del disipador de calor de la placa de circuito utilizando aletas o clavijas para mejorar la disipación de calor.. Esto se debe a que dicho diseño permite que fluya más aire a través del disipador de calor., eliminando así el calor de forma más eficiente.
• Optimización del flujo de aire
  Diseñe el diseño y la ubicación del disipador de calor para aprovechar el flujo de aire natural o forzado dentro del dispositivo.. La orientación de las aletas debe alinearse con la dirección del flujo de aire para maximizar la disipación de calor..
• Limitación de espacio
  Es fundamental garantizar que haya espacio adecuado para montar el disipador de calor en la PCB. Por ejemplo, en escenarios donde hay una restricción de altura, Optar por disipadores de calor de bajo perfil puede facilitar una disipación de calor eficiente sin romper estos límites espaciales..
• Simulación y pruebas
  Después de completar el diseño del disipador de calor, Necesitamos utilizar un software de simulación térmica para predecir el rendimiento del disipador de calor en diversas condiciones operativas., asegurándose de que pueda lograr el rendimiento según lo diseñado.

Conclusión

Un disipador de calor de PCB mejora la confiabilidad y longevidad de los dispositivos electrónicos al disipar eficientemente el exceso de calor producido por los componentes de la placa de circuito.. A través de este blog, Nuestro objetivo es compartir prácticas líderes en la industria en el diseño de disipadores de calor para placas de circuito., ofreciendo información valiosa para sus proyectos. Como experto de la industria con muchos años de experiencia en el campo de PCB, MOKO Technology es competente en el diseño y fabricación de varios PCB. Si tiene otras preguntas sobre la gestión térmica de PCB, o quieres conseguir Servicios de diseño de PCB de alta calidad. de nosotros, por favor Contáctenos ahora.