W dzisiejszym dynamicznym świecie, urządzenia elektroniczne szybko zmniejszają swoje rozmiary, jednocześnie zwiększając swoją funkcjonalność. Aby nadążać za tym trendem, Projekt płytek PCB również musi ewoluować, aby były bardziej kompaktowe. Wyobraź sobie małą płytkę drukowaną zawierającą różnorodne części elektroniczne, wszystkie wytwarzają ciepło. Jeśli nie zostaną podjęte skuteczne środki zarządzania ciepłem, będzie to miało wpływ na normalne działanie i żywotność sprzętu. Jednym z najskuteczniejszych sposobów uzyskania optymalnego zarządzania temperaturą płytki PCB jest podłączenie radiatora PCB. W tym artykule, kompleksowo przedstawimy ten ważny element, łącznie z jego materiałami, zasady pracy, scenariusze zastosowań, przewodnik wyboru, itp.
Co to jest radiator PCB?
Radiator PCB jest pasywnym elementem zarządzającym ciepłem, zwykle wykonane z metalu, materiał o wysokiej przewodność cieplna. Jego podstawową funkcją jest pochłanianie i rozpraszanie ciepła generowanego przez elementy elektroniczne na płytce drukowanej poprzez przewodzenie ciepła, utrzymując w ten sposób temperaturę urządzenia w bezpiecznym zakresie roboczym i zapobiegając uszkodzeniom lub pogorszeniu wydajności.
Materiały radiatora PCB
Powszechnie stosowane materiały do produkcji radiatorów płytek drukowanych są następujące:
- Aluminium: Aluminium jest najpopularniejszym materiałem radiatora. Jest lekki i ma stosunkowo wysoką przewodność cieplną. Co ważniejsze, jest tańszy niż inne materiały pochłaniające ciepło, więc jest szeroko stosowany.
- Miedź:Ma wyższą przewodność cieplną niż aluminium, ale wiąże się to z większymi kosztami. Dlatego jest często używany do produkcji radiatorów stosowanych w zastosowaniach o wysokiej wydajności.
- Stopy aluminium: Różne stopy aluminium oferują ulepszone właściwości mechaniczne i można je dostosować tak, aby spełniały określone wymagania dotyczące przewodności cieplnej, wytrzymałość, i odporność na korozję.
- Grafit: Grafit, choć nie jest metalem, ma stosunkowo wysoką przewodność cieplną i może być stosowany w radiatorach PCB, szczególnie w zastosowaniach, w których waga ma kluczowe znaczenie.
- Ceramika: Jest szczególnie odpowiedni w sytuacjach, gdzie wymagana jest również izolacja elektryczna, oprócz odprowadzania ciepła. Chociaż ceramika na ogół nie przewodzi ciepła tak dobrze jak metale.
Poniżej przedstawiamy tabelę porównującą te materiały pod różnymi względami:
| Materiał | Przewodność cieplna(W/mK) | Koszt | Waga | Izolacja elektryczna | Typowe zastosowania |
| Aluminium | ~205 | Niski | Światło | Nie | Ogólnego stosowania, szeroko stosowane |
| Miedź | ~385 | Wysoki | Ciężki | Nie | Aplikacje o wysokiej wydajności |
| Stopy aluminium | Zmienny (~120-220) | Umiarkowany | Światło | Nie | Zastosowania wymagające określonych właściwości mechanicznych |
| Grafit | ~150-400 (anizotropowy) | Umiarkowany-wysoki | Bardzo lekki | NIE | Zastosowania, w których waga jest krytyczna |
| Ceramika | Zmienny (20-200) | Umiarkowany-wysoki | Umiarkowany | tak | Wymagana izolacja elektryczna |
Jak działa radiator PCB?
Podstawowe działanie radiatora PCB opiera się na zasadzie przewodzenia ciepła, gdzie ciepło generowane przez elementy PCB jest efektywnie przekazywane do radiatora, komponent zaprojektowany specjalnie do tego celu. Komponenty na płytce drukowanej często generują ciepło podczas pracy, tworząc obszary o wysokiej temperaturze. Radiator, zaprojektowane tak, aby mieć niskie opór cieplny, pełni rolę mostka termicznego, odprowadzając to ciepło z podzespołów. Zazwyczaj charakteryzuje się dużą powierzchnią, często uzupełnione płetwami, aby ułatwić efektywne przekazywanie ciepła do otaczającego powietrza.
Metody mocowania radiatora do płytki drukowanej
Radiatory PCB można montować na PCB na różne sposoby, włącznie z:
Klej termiczny: Proste i skuteczne, kleje termiczne (pasta lub taśma) zapewnić trwałą więź, nadaje się do wielu zastosowań, ale utrudnia przyszłe dostosowania.
Pinezki: Idealny do mocowania większych radiatorów, kołki wypychające zapewniają mocne mocowanie przez płytkę drukowaną i są łatwiejsze do usunięcia niż kleje.
Klipsy i wsporniki: Zapewniają one bezpieczeństwo, mocowanie bez użycia narzędzi, wygodne w zastosowaniach wymagających demontażu lub regulacji radiatora.
Montaż śrubowy: Zapewnia trwałe połączenie, śruby wymagają otworów lub elementów dystansowych na płytce drukowanej, ale ułatwiają podłączanie i odłączanie.
Dopasowanie zatrzaskowe: Do lżejszych radiatorów, Zatrzaski mocujące umożliwiają szybki montaż i demontaż bez użycia narzędzi.
Termiczna żywica epoksydowa: Podobny do klejów, ale oferujący mocniejsze wiązanie, epoksydy termiczne są trwałe i zapewniają doskonałą przewodność cieplną.
Kotwy lutownicze: Używany w zastosowaniach o wysokiej niezawodności, lutowanie radiatora bezpośrednio do płytki drukowanej zapewnia maksymalną trwałość i wydajność cieplną, ale jest trwałe.
Sytuacje Wtutaj Radiator PCB Czy Używany
Kiedy projektujemy PCB, jak ustalić, czy musimy zastosować radiator? Poniżej przedstawiono sytuacje, w których zwykle stosuje się radiator PCB:
- Kiedy projekt płytki drukowanej wykorzystuje procesory, takie jak CPU, GPU i MPU, zwykle wymagany jest radiator.
- Jeśli istnieją elementy mocy, takie jak regulatory mocy, wzmacniacze mocy i zasilacze, niezbędny jest radiator z płytką drukowaną. Ponieważ takie elementy mają tendencję do rozpraszania większej ilości ciepła.
- Gdy na płytce drukowanej jest zbyt wiele elementów i są one zbyt gęste, wytworzy się więcej ciepła. W tym przypadku, musimy również zastosować radiator, aby obniżyć temperaturę komponentów.
- W zależności od ostatecznego zastosowania płytki PCB należy rozważyć, czy potrzebny jest radiator. Na przykład, gdy PCB jest używana w środowisku o wysokiej temperaturze, radiator jest również niezbędny.
Wskazówki dotyczące projektowania radiatora PCB
Tylko poprzez zaprojektowanie odpowiedniego radiatora można osiągnąć maksymalne zarządzanie ciepłem. Tutaj podajemy kilka podstawowych wskazówek dotyczących projektowania radiatorów PCB:
- Wybór materiału
Aluminium charakteryzuje się niższą wagą i stosunkowo niską ceną, podczas gdy miedź zapewnia doskonałą przewodność cieplną. W związku z tym, przy wyborze materiałów radiatora, musimy kompleksowo rozważyć ich cechy, w tym przewodność cieplną, koszt, waga, itp. - Maksymalizacja powierzchni
Podczas projektowania radiatora, można zwiększyć powierzchnię radiatora płytki drukowanej, używając żeberek lub kołków w celu zwiększenia rozpraszania ciepła. Dzieje się tak, ponieważ taka konstrukcja pozwala na przepływ większej ilości powietrza przez radiator, w ten sposób skuteczniej usuwając ciepło. - Optymalizacja przepływu powietrza
Zaprojektuj układ i położenie radiatora, aby wykorzystać naturalny lub wymuszony przepływ powietrza w urządzeniu. Orientacja żeberek powinna być zgodna z kierunkiem przepływu powietrza, aby zmaksymalizować rozpraszanie ciepła. - Ograniczenie przestrzeni
Kluczowe znaczenie ma zapewnienie odpowiedniej przestrzeni do montażu radiatora na płytce drukowanej. Na przykład, w scenariuszach, w których występuje ograniczenie wysokości, Wybór niskoprofilowych radiatorów może ułatwić efektywne odprowadzanie ciepła bez naruszania tych granic przestrzennych. - Symulacja i testowanie
Po ukończeniu projektu radiatora, musimy użyć oprogramowania do symulacji termicznej, aby przewidzieć wydajność radiatora w różnych warunkach pracy, upewniając się, że może osiągnąć wydajność zgodną z przeznaczeniem.
Wniosek
Radiator PCB zwiększa niezawodność i trwałość urządzeń elektronicznych, skutecznie rozpraszając nadmiar ciepła wytwarzanego przez komponenty na płytce drukowanej. Przez tego bloga, Naszym celem jest dzielenie się wiodącymi w branży praktykami w projektowaniu radiatorów płytek drukowanych, oferując cenne spostrzeżenia dotyczące Twoich projektów. Jako ekspert branżowy z wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie PCB, MOKO Technology specjalizuje się w projektowaniu i produkcji różnych płytek PCB. Jeśli masz inne pytania dotyczące zarządzania temperaturą PCB, lub chcesz zdobyć wysokiej jakości usługi projektowania PCB od nas, Proszę Skontaktuj się z nami Teraz.
