Transferência de Calor PCB

As placas de circuito impresso (PCBs) geram calor enquanto operam. Para evitar danos causados ​​pelo calor, você precisa das técnicas corretas de fluxo de calor para garantir que essa energia se dissipe.

Noções básicas de transferência de calor

Em um nível básico, uma discussão sobre transferência de calor inclui dois tópicos:temperatura e fluxo de calor. A temperatura representa o nível de energia térmica disponível, enquanto o fluxo de calor representa a energia térmica que se move de um lugar para outro.

Microscopicamente, a energia térmica está diretamente relacionada à energia cinética de uma molécula. Quanto maior a temperatura de um material, maior a agitação térmica de suas moléculas. É normal que áreas que contêm muita energia cinética a passem para áreas com menos energia cinética.

Existem algumas propriedades do material que modulam efetivamente o calor que é transferido entre duas áreas em diferentes temperaturas. Estes incluem condutividades térmicas, densidades de materiais, velocidades de fluidos e viscosidades de fluidos. Juntas, essas propriedades tornam a resolução de muitos problemas de transferência de calor bastante complicadas.

Os mecanismos de transferência de calor

Os mecanismos de transferência de calor podem ser agrupados em três grandes categorias:

Condução. Áreas que têm mais energia cinética molecular enviarão sua energia térmica para áreas que têm menos energia molecular. Isso ocorre através de uma colisão direta de moléculas, conhecida como condução. Nos metais, parte da energia transportada de uma área para outra também é transportada pelos elétrons da banda de condução.

Convecção. Quando o calor é gerado em um dispositivo eletrônico, ele é transportado por condução para uma área

onde é então transferido para um fluido. Esse processo é a convecção, e o fluido pode assumir a forma de um gás, como ar ou água convencional.

Radiação. Todos os materiais emitem energia térmica em quantidades que são determinadas pela temperatura. Quando as temperaturas são uniformes, o fluxo de radiação está em equilíbrio entre os objetos e não há troca de energia térmica. Esse equilíbrio muda quando as temperaturas variam e a energia térmica é transportada das áreas de temperaturas mais altas para as de temperaturas mais baixas.

Técnicas de projeto de PCB para transferência de calor

Quando se trata de gerenciamento de calor em PCBs, você pode usar algumas técnicas. Suas opções incluem:

• Dissipadores de calor. Esta técnica utiliza grandes peças metálicas com alta condutividade. Essas peças se prendem a peças que produzem calor e expõem mais área de superfície ao ar. Essa configuração reduz a resistência térmica e, com um ventilador, você aumenta ainda mais o fluxo de calor.
• Cobre derramado. Quando você preenche áreas não utilizadas com metal e aterra o metal, qualquer componente na PCB se conectará ao solo com facilidade.
• Vias térmicas. Muitas vezes usadas com vazamentos de cobre, as vias térmicas criam um caminho para os componentes de cobre e PCB.
• Vias preenchidas com cobre. as vias podem ser preenchidas com cobre para melhorar a transferência de calor.
• Materiais de maior condutividade térmica. Materiais como Alumínio; Cerâmica; e núcleo de cobre são usados ​​para melhorar a condutividade térmica do PCB.

Quando você incentiva o fluxo de calor constante em seu PCB, pode esperar um desempenho elétrico eficiente e uma longa vida útil.

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