La guida essenziale alla progettazione e alla selezione dei dissipatori di calore per PCB

Nel mondo frenetico di oggi, i dispositivi elettronici si stanno rapidamente riducendo nelle dimensioni e contemporaneamente si stanno espandendo nelle funzionalità. Per stare al passo con questa tendenza, anche il design dei PCB deve evolversi per essere più compatto. Immagina solo un piccolo circuito stampato che trasporta una varietà di componenti elettronici, tutti generano calore. Se non vengono adottate misure efficaci di gestione termica, il normale funzionamento e la durata dell'apparecchiatura ne risentiranno. Uno dei modi più efficaci per ottenere una gestione termica ottimale del PCB è collegare un dissipatore di calore PCB. In questo articolo, introdurremo in modo completo questo importante componente, compresi i suoi materiali, principi di funzionamento, scenari applicativi, guida alla selezione, eccetera.

Cos'è il dissipatore di calore PCB?

Il dissipatore di calore PCB è un componente passivo di gestione termica, di solito in metallo, un materiale con alto gradi o inferiore a. La sua funzione primaria è quella di assorbire e dissipare il calore generato dai componenti elettronici sul circuito stampato attraverso la conduzione termica, mantenendo così la temperatura del dispositivo entro un intervallo operativo sicuro e prevenendo danni o degrado delle prestazioni.

Materiali del dissipatore di calore PCB

I materiali comunemente utilizzati per realizzare i dissipatori di calore dei circuiti stampati sono i seguenti:

• Alluminio: L'alluminio è il materiale più comune per i dissipatori di calore. È leggero e ha una conduttività termica relativamente elevata. Ma ancora più importante, è più economico di altri materiali per dissipatori di calore, quindi è ampiamente utilizzato.
• Rame:Ha una conduttività termica maggiore rispetto all'alluminio, ma ha un costo più elevato. Pertanto viene spesso utilizzato per realizzare dissipatori di calore applicati in applicazioni ad alte prestazioni.
• Leghe di alluminio: Varie leghe di alluminio offrono proprietà meccaniche migliorate e possono essere personalizzate per soddisfare requisiti specifici di conduttività termica, forza, e resistenza alla corrosione.
• Grafite: Grafite, pur non essendo un metallo, ha una conduttività termica relativamente elevata e può essere utilizzato nei dissipatori di calore PCB, in particolare nelle applicazioni in cui il peso è un problema critico.
• Ceramica: È particolarmente adatto in situazioni in cui è richiesto anche l'isolamento elettrico, oltre alla dissipazione del calore. Sebbene la ceramica generalmente non conduca il calore così come i metalli.

Di seguito elenchiamo una tabella per confrontare questi materiali sotto diversi aspetti:

Come funziona il dissipatore di calore PCB?

Il funzionamento fondamentale di un dissipatore di calore per PCB si basa sul principio della conduzione del calore, dove il calore generato dai componenti del PCB viene effettivamente trasferito al dissipatore di calore, un componente progettato appositamente per questo scopo. I componenti di un PCB spesso generano calore durante il funzionamento, creando zone ad alta temperatura. Il dissipatore di calore, progettato per avere un valore basso resistenza termica, funge da ponte termico, allontanando questo calore dai componenti. Tipicamente presenta un'ampia superficie, spesso aumentato con pinne, per facilitare il trasferimento efficiente del calore all’aria circostante.

Metodi di collegamento del dissipatore di calore della scheda a circuiti stampati

I dissipatori di calore PCB possono essere montati sul PCB in vari modi, Compreso:

Adesivo termico: Semplice ed efficace, adesivi termici (incollare o nastro adesivo) fornire un legame permanente, adatto a molte applicazioni ma rende impegnative le regolazioni future.

Puntine: Ideale per fissare dissipatori di calore più grandi, I puntine offrono un forte fissaggio attraverso il PCB e sono più facili da rimuovere rispetto agli adesivi.

Clip e staffe: Questi forniscono un servizio sicuro, attacco senza attrezzi, comodo per le applicazioni che richiedono la rimozione o la regolazione del dissipatore di calore.

Montaggio a vite: Offrendo una connessione duratura, le viti richiedono fori o distanziatori sul PCB ma facilitano il fissaggio e il distacco.

A scatto: Per dissipatori più leggeri, gli attacchi a scatto consentono un'installazione e una rimozione rapida e senza attrezzi.

Epossidico termico: Simile agli adesivi ma offre un legame più forte, gli epossidici termici sono permanenti e forniscono un'eccellente conduttività termica.

Ancoraggi di saldatura: Utilizzato in applicazioni ad alta affidabilità, la saldatura del dissipatore di calore direttamente al PCB garantisce la massima durata ed efficienza termica ma è permanente.

Situazioni Wqui Dissipatore di calore PCB Sono Usato

Quando progettiamo un PCB, come determiniamo se è necessario utilizzare un dissipatore di calore? Di seguito sono riportate le situazioni in cui vengono solitamente utilizzati i dissipatori di calore PCB:

1. Quando la progettazione del circuito utilizza processori come la CPU, GPU e MPU, di solito è necessario un dissipatore di calore.
2. Se sono presenti componenti di potenza come regolatori di potenza, amplificatori di potenza e alimentatori, è necessario un dissipatore di calore del circuito. Perché tali componenti tendono a dissipare più calore.
3. Quando ci sono troppi componenti sul PCB e sono troppo densi, verrà generato più calore. In questo caso, dobbiamo anche utilizzare un dissipatore di calore per ridurre la temperatura dei componenti.
4. Considerare se è necessario un dissipatore di calore in base all'applicazione finale del PCB. Per esempio, quando il PCB viene utilizzato in un ambiente ad alta temperatura, essenziale è anche un dissipatore di calore.

Suggerimenti per la progettazione del dissipatore di calore PCB

Solo progettando un dissipatore di calore adeguato è possibile ottenere la massima gestione termica. Qui forniamo alcuni suggerimenti di base per la progettazione del dissipatore di calore PCB:

• Selezione del materiale
  L'alluminio ha un peso inferiore e un prezzo relativamente basso, mentre il rame offre una conduttività termica superiore. Perciò, quando si selezionano i materiali del dissipatore di calore, dobbiamo considerare le loro caratteristiche in modo completo, inclusa la conduttività termica, costo, peso, eccetera.
• Massimizzazione della superficie
  Quando si progetta un dissipatore di calore, è possibile aumentare la superficie del dissipatore di calore del circuito utilizzando alette o perni per migliorare la dissipazione del calore. Questo perché un tale design consente a più aria di fluire attraverso il dissipatore di calore, rimuovendo così il calore in modo più efficiente.
• Ottimizzazione del flusso d'aria
  Progettare il layout e il posizionamento del dissipatore di calore per sfruttare il flusso d'aria naturale o forzato all'interno del dispositivo. L'orientamento delle alette deve essere allineato con la direzione del flusso d'aria per massimizzare la dissipazione del calore.
• Vincolo di spazio
  È fondamentale garantire che vi sia spazio adeguato per il montaggio del dissipatore di calore sul PCB. Per esempio, in scenari in cui è presente un limite di altezza, optare per dissipatori di calore a basso profilo può facilitare un'efficiente dissipazione del calore senza violare questi confini spaziali.
• Simulazione e test
  Dopo aver completato la progettazione del dissipatore di calore, dobbiamo utilizzare un software di simulazione termica per prevedere le prestazioni del dissipatore di calore in varie condizioni operative, assicurandosi che possa raggiungere le prestazioni progettate.

Conclusione

Un dissipatore di calore per PCB migliora l'affidabilità e la longevità dei dispositivi elettronici dissipando in modo efficiente il calore in eccesso prodotto dai componenti sul circuito. Attraverso questo blog, miriamo a condividere pratiche leader del settore nella progettazione di dissipatori di calore per circuiti stampati, offrendo spunti preziosi per i tuoi progetti. Come esperto del settore con molti anni di esperienza nel campo PCB, La tecnologia MOKO è competente nella progettazione e produzione di vari PCB. Se hai altre domande sulla gestione termica del PCB, o vuoi ottenere servizi di progettazione PCB di alta qualità da noi, Per favore Contattaci Ora.