O guia essencial para design e seleção de dissipadores de calor de PCB

No mundo acelerado de hoje, os dispositivos eletrônicos estão diminuindo rapidamente de tamanho e, ao mesmo tempo, expandindo sua funcionalidade. Para acompanhar esta tendência, o design dos PCBs também deve evoluir para ser mais compacto. Imagine uma pequena placa de circuito carregando uma variedade de componentes eletrônicos, todos eles gerando calor. Se não forem tomadas medidas eficazes de gestão térmica, a operação normal e a vida útil do equipamento serão afetadas. Uma das maneiras mais eficazes de obter o gerenciamento térmico ideal da PCB é conectar um dissipador de calor da PCB. Neste artigo, apresentaremos de forma abrangente este importante componente, incluindo seus materiais, princípios de trabalho, cenários de aplicação, guia de seleção, etc.

O que é dissipador de calor PCB?

O dissipador de calor PCB é um componente de gerenciamento térmico passivo, geralmente feito de metal, um material com alta condutividade térmica. Sua principal função é absorver e dissipar o calor gerado pelos componentes eletrônicos da placa de circuito impresso por meio de condução térmica., mantendo assim a temperatura do dispositivo dentro de uma faixa operacional segura e evitando danos ou degradação do desempenho.

Materiais do dissipador de calor PCB

Os materiais comumente usados ​​para fazer dissipadores de calor de placas de circuito são os seguintes:

• Alumínio: O alumínio é o material de dissipador de calor mais comum. É leve e tem condutividade térmica relativamente alta. Mais importante, é mais barato do que outros materiais de dissipador de calor, por isso é amplamente utilizado.
• Cobre:Tem uma condutividade térmica mais alta que o alumínio, mas tem um custo mais alto. Portanto, é frequentemente usado para fabricar dissipadores de calor aplicados em aplicações de alto desempenho.
• Ligas de alumínio: Várias ligas de alumínio oferecem propriedades mecânicas aprimoradas e podem ser adaptadas para atender a requisitos específicos de condutividade térmica, força, e resistência à corrosão.
• Grafite: Grafite, embora não seja um metal, tem uma condutividade térmica relativamente alta e pode ser usado em dissipadores de calor de PCB, particularmente em aplicações onde o peso é uma preocupação crítica.
• Cerâmica: É particularmente adequado em situações onde o isolamento elétrico também é um requisito, além da dissipação de calor. Embora a cerâmica geralmente não conduza calor tão bem quanto os metais.

Abaixo listamos um gráfico para comparar esses materiais sob diferentes aspectos:

Como funciona o dissipador de calor PCB?

A operação fundamental de um dissipador de calor PCB depende do princípio da condução de calor, onde o calor gerado pelos componentes do PCB é efetivamente transferido para o dissipador de calor, um componente projetado especificamente para esta finalidade. Os componentes de uma PCB geralmente geram calor durante a operação, criando áreas de alta temperatura. O dissipador de calor, projetado para ter baixo resistência térmica, funciona como uma ponte térmica, retirando esse calor dos componentes. Normalmente apresenta uma grande área de superfície, frequentemente aumentado com barbatanas, para facilitar a transferência eficiente de calor para o ar circundante.

Métodos de fixação do dissipador de calor da placa de circuito

Os dissipadores de calor de PCB podem ser montados no PCB de várias maneiras, Incluindo:

Adesivo Térmico: Simples e eficaz, adesivos térmicos (colar ou fita) fornecer um vínculo permanente, adequado para muitas aplicações, mas torna os ajustes futuros desafiadores.

Alfinetes: Ideal para proteger dissipadores de calor maiores, os alfinetes oferecem uma fixação forte através do PCB e são mais fáceis de remover do que os adesivos.

Clipes e suportes: Eles fornecem um ambiente seguro, acessório sem ferramentas que é conveniente para aplicações que exigem remoção ou ajuste do dissipador de calor.

Montagem de parafuso: Oferecendo uma conexão durável, os parafusos exigem furos ou espaçadores na PCB, mas facilitam a fixação e a desmontagem.

Ajuste instantâneo: Para dissipadores de calor mais leves, acessórios de encaixe rápido permitem instalação e remoção rápidas e sem ferramentas.

Epóxi Térmico: Semelhante aos adesivos, mas oferecendo uma ligação mais forte, epóxis térmicos são permanentes e proporcionam excelente condutividade térmica.

Âncoras de solda: Usado em aplicações de alta confiabilidade, soldar o dissipador de calor diretamente na PCB garante máxima durabilidade e eficiência térmica, mas é permanente.

Situações Waqui dissipador de calor PCB São Usado

Quando projetamos um PCB, como determinamos se precisamos usar um dissipador de calor? Abaixo estão as situações em que o dissipador de calor PCB é normalmente usado:

1. Quando o design da placa de circuito usa processadores como CPU, GPU e MPU, geralmente é necessário um dissipador de calor.
2. Se houver componentes de energia, como reguladores de energia, amplificadores de potência e fontes de alimentação, é necessário um dissipador de calor de placa de circuito. Porque tais componentes tendem a dissipar mais calor.
3. Quando há muitos componentes no PCB e são muito densos, mais calor será gerado. Nesse caso, também precisamos usar um dissipador de calor para reduzir a temperatura dos componentes.
4. Considere se um dissipador de calor é necessário com base na aplicação final do PCB. Por exemplo, quando PCB é usado em ambiente de alta temperatura, um dissipador de calor também é essencial.

Dicas para design de dissipador de calor de PCB

Somente projetando um dissipador de calor adequado você poderá obter o máximo gerenciamento térmico. Aqui, fornecemos algumas dicas básicas de design de dissipador de calor de PCB:

• Seleção de material
  O alumínio tem menor peso e preço relativamente baixo, enquanto o cobre oferece condutividade térmica superior. Portanto, ao selecionar materiais do dissipador de calor, precisamos considerar suas características de forma abrangente, incluindo condutividade térmica, custo, peso, etc.
• Maximização da área de superfície
  Ao projetar um dissipador de calor, você pode aumentar a área de superfície do dissipador de calor da placa de circuito usando aletas ou pinos para aumentar a dissipação de calor. Isso ocorre porque esse design permite que mais ar flua através do dissipador de calor, removendo assim o calor de forma mais eficiente.
• Otimização do fluxo de ar
  Projete o layout e o posicionamento do dissipador de calor para aproveitar o fluxo de ar natural ou forçado dentro do dispositivo. A orientação das aletas deve estar alinhada com a direção do fluxo de ar para maximizar a dissipação de calor.
• Restrição de espaço
  Garantir que haja espaço adequado para a montagem do dissipador de calor na PCB é crucial. Por exemplo, em cenários onde há uma restrição de altura, optar por dissipadores de calor de baixo perfil pode facilitar a dissipação eficiente de calor sem violar esses limites espaciais.
• Simulação e Teste
  Depois de concluir o design do dissipador de calor, precisamos usar software de simulação térmica para prever o desempenho do dissipador de calor sob várias condições operacionais, certificando-se de que ele pode alcançar o desempenho conforme projetado.

Conclusão

Um dissipador de calor PCB aumenta a confiabilidade e a longevidade dos dispositivos eletrônicos, dissipando com eficiência o excesso de calor produzido pelos componentes da placa de circuito.. Através deste blog, nosso objetivo é compartilhar práticas líderes do setor no projeto de dissipadores de calor de placas de circuito, oferecendo insights valiosos para seus projetos. Como especialista da indústria com muitos anos de experiência na área de PCB, A tecnologia MOKO é proficiente no projeto e fabricação de vários PCBs. Se você tiver outras dúvidas sobre gerenciamento térmico de PCB, ou deseja obter serviços de design de PCB de alta qualidade de nós, por favor Contate-Nos agora.