PCB do dissipador de calor

PCB do dissipador de calor

O projeto de PCB é um processo complicado que requer muita atenção a uma série de problemas potenciais. Os projetistas devem analisar todos os recursos de uma placa para garantir a funcionalidade ideal, desde as restrições físicas até as interações elétricas entre os componentes e a perda de sinal. Um desses recursos é o gerenciamento térmico, essencial para garantir a longevidade e a funcionalidade de uma PCB.

Existem muitas maneiras de obter o gerenciamento térmico ideal e remover o excesso de calor de uma PCB, incluindo a seleção de métodos de resfriamento apropriados. Um desses métodos é anexar um dissipador de calor. Este artigo explicará o que são dissipadores de calor, suas vantagens e desafios exclusivos e como selecionar dissipadores de calor para PCBs.

O que é um dissipador de calor em uma PCB?

Um dissipador de calor é uma peça com uma grande área de superfície que consiste em metal termicamente condutor. Este dissipador de calor é normalmente conectado aos componentes da placa de circuito impresso, incluindo transistores de potência e dispositivos de comutação. O objetivo desta parte é absorver e dissipar o calor.

Os dissipadores de calor PCB funcionam através do princípio de condução. Neste princípio, o calor é transferido de áreas de alta resistência térmica para áreas de baixa resistência térmica e áreas de alto calor para áreas de baixo calor. Como os dissipadores de calor são feitos de alumínio ou cobre, ambos com excelente condutividade térmica e baixa resistência térmica, o calor se move naturalmente dos componentes da PCB para o dissipador de calor.

O processo funciona da seguinte forma:

• Um componente de PCB gera calor, que se move naturalmente do componente para o dissipador de calor por meio do princípio de condução.
• A partir daí, o calor é dissipado na grande área de superfície do dissipador de calor.
• O calor é transferido para a área circundante através da área da superfície do dissipador de calor. Muitos dissipadores de calor apresentam aletas — recursos retangulares semelhantes a pinos que se projetam perpendicularmente à superfície do PCB — que ajudam a maximizar a área da superfície e a transferir o calor do dissipador de calor para o ar ao redor.

Aplicativos de dissipador de calor

Como os dissipadores de calor são uma necessidade para aplicativos de PCB que lidam com grandes quantidades de energia, eles podem gerar mais calor do que o PCB médio. Os designers optarão por usar um dissipador de calor se descobrirem que um protótipo de PCB mostra um perfil térmico com pontos quentes e áreas de alta temperatura. No entanto, a necessidade de um dissipador de calor em projetos de PCB pode ser determinada no início do processo de projeto pelos tipos de componentes encontrados no PCB, incluindo:

• Processadores: PCBs que incluem processadores, como CPUs, GPUs e MPUs, geralmente exigem dissipadores de calor para auxiliar no gerenciamento térmico e ajudar a manter a longevidade sem erros.
• Componentes de energia: PCBs com componentes de energia tendem a ter maiores necessidades de gerenciamento térmico. Alguns exemplos de componentes que se enquadram nessa categoria incluem amplificadores de potência, reguladores de potência, CIs de potência e fontes de alimentação.
• Densidade do componente: Um PCB também pode exigir um dissipador de calor para gerenciamento térmico se tiver uma alta densidade de componentes, pois isso pode resultar em maior produção de calor do que um PCB médio.

Indústrias específicas também tendem a empregar dissipadores de calor com mais frequência do que outras. Por exemplo, aplicações militares tendem a usar dissipadores de calor em projetos de PCB para ajudar a garantir a funcionalidade de longo prazo.

As vantagens de um dissipador de calor

Essas peças têm uma ampla gama de benefícios, incluindo:

• Gestão térmica: A principal vantagem de um dissipador de calor é sua capacidade de melhorar o gerenciamento térmico em um projeto de PCB. Essas peças são excelentes para resolver vários problemas de dissipação de calor e resfriamento.
• Longevidade: Os dissipadores de calor PCB são duradouros, não necessitando de substituição após uso prolongado. Além disso, seu uso pode ajudar a melhorar a longevidade de uma PCB por meio do gerenciamento térmico adequado.
• Baixo custo: A maioria dos dissipadores de calor são de baixo custo, fornecendo uma solução econômica para gerenciamento térmico em projetos de PCB.
• Baixo peso: Muitos dissipadores de calor são feitos de cobre ou alumínio, que oferecem excelente resistência térmica sem adicionar peso significativo à placa.

Os desafios de um dissipador de calor

Embora os dissipadores de calor ofereçam vários benefícios para o gerenciamento térmico de PCB, existem desafios significativos que eles apresentam no projeto de PCB. Alguns dos desafios mais proeminentes apresentados com dissipadores de calor em PCBs incluem:

• Dificuldades de fixação mecânica: Os dissipadores de calor de PCB têm acessórios mecânicos, como pinos e clipes em Z, que exigem que as âncoras sejam perfuradas na placa, deixando danos se o design precisar de alternâncias posteriores.
• Dificuldades de fixação não mecânicas: Uma fixação não mecânica adesiva ou epóxi apresenta um alto risco de danificar um dispositivo durante a remoção devido ao estresse mecânico. Além disso, a aplicação de acessórios não mecânicos é difícil devido às propriedades de baixo fluxo de adesivos térmicos e epóxis - esses acessórios devem ser perfeitos e livres de bolsas de ar para obter o gerenciamento térmico ideal, mas isso requer pressão que pode quebrar a placa.
  l>
• Requisitos de separação: Outro problema complexo para dissipadores de calor PCB é o fato de que o dissipador de calor deve ser removível. Caso alguém precise fazer a manutenção da placa, ele deve ser capaz de remover o dissipador de calor sem danificar a placa. Isso é particularmente difícil para anexos usando adesivos.

Dicas para escolher o acessório de dissipador de calor certo

Adicionar um dissipador de calor a um PCB afetará o design, especialmente a capacidade do design de ser retrabalhado sem danos. Ao procurar o acessório de dissipador de calor certo para um PCB, considere vários fatores:

• Requisitos térmicos: Antes de considerar os dissipadores de calor, você precisa conhecer o perfil de design térmico (TDP) dos componentes da PCB e suas temperaturas operacionais ideais. Essas informações indicarão o consumo de energia de um componente e quanto gerenciamento térmico é necessário para mantê-lo operacional.
• Requisitos de espaço:determine quanto espaço está disponível para um dissipador de calor no projeto. Essas peças vêm em uma variedade de tamanhos e designs, por isso é essencial saber a disponibilidade de espaço para um dissipador de calor em um design de PCB.
• Design do dissipador de calor: Depois de conhecer as limitações e os requisitos do design da PCB, você deve pensar nos vários designs dos dissipadores de calor. Essas variáveis ​​incluem propriedades do material e recursos dimensionais, como o tamanho do dissipador de calor, o número de aletas nele e o espaçamento entre as aletas.
• Técnica de montagem: Finalmente, considere como o dissipador de calor precisa ser conectado ao PCB. Dependendo do dissipador de calor específico e dos requisitos do projeto, você pode escolher uma técnica de fixação mecânica ou não mecânica. De qualquer forma, considere atentamente as desvantagens exclusivas de cada técnica de anexo.

Entre em contato com a Millennium Circuits hoje

Como uma ferramenta de transferência térmica passiva altamente eficaz e de baixo custo, os dissipadores de calor podem servir a muitos propósitos para o projeto de PCB. Se você deseja implementar um projeto usando um dissipador de calor, a Millennium Circuits Limited pode ajudar.

A Millennium Circuits Limited fornece aos engenheiros PCBs de alta qualidade. Não importa o seu setor, nossa seleção de tecnologias de PCB garante que você tenha um PCB confiável e funcional no núcleo de seus dispositivos. Entre em contato com a MCL hoje para saber mais sobre nossos produtos e recursos.