Đối với các thiết bị điện tử, khi làm việc sẽ tỏa ra một lượng nhiệt nhất định khiến nhiệt độ bên trong thiết bị tăng lên nhanh chóng. Nếu nhiệt không được tỏa ra kịp thời, thiết bị sẽ tiếp tục nóng lên, thiết bị sẽ bị hỏng do quá nhiệt và hiệu suất đáng tin cậy của thiết bị điện tử sẽ giảm sút.
Vì vậy, việc tiến hành xử lý tản nhiệt tốt cho board mạch là vô cùng quan trọng. Khả năng tản nhiệt của bảng mạch PCB là một mắt xích rất quan trọng, vậy kỹ năng tản nhiệt bảng mạch PCB là gì? Hãy để' cùng nhau thảo luận.
Tản nhiệt qua bản thân bo mạch PCB Hiện nay, bo mạch PCB được sử dụng rộng rãi là vật liệu cơ bản bằng đồng / vải thủy tinh epoxy hoặc vật liệu cơ bản là vải thủy tinh nhựa phenolic, và một lượng nhỏ giấy phủ đồng.
Mặc dù các chất nền này có đặc tính điện và đặc tính xử lý tuyệt vời, nhưng chúng có khả năng tản nhiệt kém. Là một cách tản nhiệt cho các linh kiện có nhiệt độ cao, nhiệt lượng khó có thể được truyền bởi RESIN của chính PCB mà là sự tản nhiệt từ bề mặt của các linh kiện ra không khí xung quanh.
Tuy nhiên, do các sản phẩm điện tử đã bước vào thời đại thu nhỏ linh kiện, lắp đặt mật độ cao và lắp ráp nhiệt cao nên chỉ tản nhiệt bằng bề mặt linh kiện có diện tích bề mặt rất nhỏ là không đủ.
Đồng thời, do việc sử dụng rộng rãi các thành phần gắn trên bề mặt như QFP và BGA, một lượng lớn nhiệt do các thành phần tạo ra sẽ được truyền đến bo mạch PCB. Vì vậy, cách tốt nhất để giải quyết vấn đề tản nhiệt là cải thiện khả năng tản nhiệt của PCB tiếp xúc trực tiếp với bộ phận phát nhiệt, và dẫn hoặc phát ra ngoài qua bảng PCB.
PCB bố trí các thiết bị nhạy cảm với nhiệt được đặt trong vùng không khí lạnh.
Đầu báo nhiệt độ được đặt ở vị trí nóng nhất.
Các thiết bị trên cùng một bảng in phải được bố trí càng xa càng tốt tùy theo nhiệt trị và mức độ tản nhiệt của chúng. Các thiết bị có nhiệt trị thấp hoặc khả năng chịu nhiệt kém (chẳng hạn như bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, mạch tích hợp quy mô nhỏ, tụ điện hóa, v.v.) nên được đặt ở đầu luồng không khí làm mát (đầu vào). Các thiết bị có nhiệt trị cao hoặc khả năng chịu nhiệt tốt (như bóng bán dẫn công suất, mạch tích hợp quy mô lớn, v.v.) được đặt ở phía hạ lưu nhất của luồng không khí làm mát.
Theo chiều ngang, các thiết bị công suất cao được bố trí càng gần mép bảng in càng tốt để rút ngắn đường truyền nhiệt. Theo hướng thẳng đứng, các thiết bị công suất cao được bố trí càng gần bảng in càng tốt, để giảm ảnh hưởng của các thiết bị này đến nhiệt độ của các thiết bị khác khi chúng làm việc.
Tản nhiệt của bảng in trong thiết bị chủ yếu phụ thuộc vào luồng không khí, vì vậy cần phải nghiên cứu đường đi của luồng khí và cấu hình hợp lý thiết bị hoặc bảng mạch in trong quá trình thiết kế.
Luồng không khí luôn có xu hướng chảy ở những nơi có điện trở nhỏ, vì vậy khi cấu hình các thiết bị trên bảng mạch in, tránh để một vùng trời rộng lớn trong một khu vực nhất định. Cấu hình nhiều bảng mạch in trong cả máy cần chú ý vấn đề giống nhau.
Thiết bị nhạy cảm với nhiệt độ tốt nhất nên đặt ở khu vực có nhiệt độ thấp nhất (chẳng hạn như đáy thiết bị), không đặt thiết bị gia nhiệt ngay phía trên, nhiều thiết bị bố trí so le tốt nhất trên mặt phẳng nằm ngang.
Các thiết bị tiêu thụ điện năng cao nhất và tỏa nhiệt cao nhất được bố trí gần vị trí tản nhiệt tốt nhất. Không đặt các thành phần nóng ở các góc và cạnh của bảng in trừ khi có thiết bị làm mát gần đó.
Khi một vài thành phần trong PCB có nhiệt lượng cao (ít hơn ba), tản nhiệt hoặc ống dẫn nhiệt có thể được thêm vào thiết bị gia nhiệt. Khi không hạ được nhiệt độ, có thể sử dụng đế tản nhiệt có quạt để tăng cường hiệu quả tản nhiệt.
Khi số lượng thiết bị sưởi lớn (hơn 3), có thể sử dụng tấm (tấm) tản nhiệt lớn. Nó là một bộ tản nhiệt đặc biệt được tùy chỉnh theo vị trí và chiều cao của thiết bị sưởi trên bảng mạch PCB hoặc một bộ tản nhiệt phẳng lớn để cắt ra vị trí chiều cao linh kiện khác nhau. Nắp tản nhiệt bị vênh trên toàn bộ bề mặt linh kiện, tản nhiệt tiếp xúc với từng linh kiện.
Tuy nhiên, hiệu quả tản nhiệt không tốt do các linh kiện kém đồng bộ. Tấm thay đổi pha nhiệt mềm thường được thêm trên bề mặt của linh kiện để cải thiện hiệu quả tản nhiệt.
Đối với các thiết bị làm mát bằng không khí đối lưu tự do, tốt nhất là bố trí mạch tích hợp (hoặc các thiết bị khác) theo chiều dọc hoặc chiều ngang.
Do tính dẫn nhiệt kém của nhựa trong tấm, và các đường và lỗ của lá đồng là những chất dẫn nhiệt tốt, vì vậy việc cải thiện tỷ lệ dư của lá đồng và tăng các lỗ dẫn nhiệt là phương tiện chính để tản nhiệt. Để đánh giá khả năng tản nhiệt của PCB, cần tính hệ số dẫn nhiệt tương đương (chín eq) của đế cách điện đối với PCB, được cấu tạo từ nhiều vật liệu có độ dẫn nhiệt khác nhau.
Trong thiết kế của điện trở càng lớn càng tốt để chọn một thiết bị lớn hơn, và trong việc điều chỉnh bố trí bảng in sao cho có đủ không gian để tản nhiệt.