En el acelerado mundo actual, los dispositivos electrónicos se reducen rápidamente de tamaño, a la vez que amplían su funcionalidad. Para seguir el ritmo de esta tendencia, el diseño de las PCB también debe evolucionar para ser más compacto. Imagine una pequeña placa de circuito que contenga una variedad de... componentes electrónicosTodos ellos generan calor. Si no se toman medidas eficaces de gestión térmica, el funcionamiento y la vida útil del equipo se verán afectados. Una de las maneras más efectivas de lograr una gestión térmica óptima de la PCB es conectar un disipador. En este artículo, presentaremos en detalle este importante componente, incluyendo sus materiales, principios de funcionamiento, escenarios de aplicación, guía de selección, etc.
¿Qué es un disipador de calor de PCB?
El disipador de calor de PCB es un componente de gestión térmica pasiva, generalmente hecho de metal, un material con alta conductividad térmicaSu función principal es absorber y disipar el calor generado por los componentes electrónicos en la placa de circuito impreso mediante conducción térmica, manteniendo así la temperatura del dispositivo dentro de un rango de funcionamiento seguro y evitando daños o degradación del rendimiento.
Materiales del disipador de calor de PCB
Los materiales comúnmente utilizados para fabricar disipadores de calor de placas de circuito son los siguientes:
- Aluminio: El aluminio es el material más común para disipadores de calor. Es ligero y tiene una conductividad térmica relativamente alta. Además, es más económico que otros materiales para disipadores de calor, por lo que se usa ampliamente.
- Cobre: Tiene mayor conductividad térmica que el aluminio, pero su coste es mayor. Por ello, se utiliza a menudo para fabricar disipadores de calor en aplicaciones de alto rendimiento.
- Aleaciones de aluminio: Varias aleaciones de aluminio ofrecen propiedades mecánicas mejoradas y pueden adaptarse para cumplir requisitos específicos de conductividad térmica, resistencia y resistencia a la corrosión.
- Grafito: el grafito, aunque no es un metal, tiene una conductividad térmica relativamente alta y se puede utilizar en disipadores de calor de PCB, particularmente en aplicaciones donde el peso es una preocupación crítica.
- Cerámica: Es especialmente adecuada en situaciones donde se requiere aislamiento eléctrico, además de disipación de calor. Sin embargo, la cerámica generalmente no conduce el calor tan bien como los metales.
A continuación mostramos una tabla para comparar estos materiales desde diferentes aspectos:
| Material | Conductividad térmica (W/mK) | Costo | Ligero | Aislamiento electrico | Aplicaciones comunes |
| Aluminio | ~ 205 | Baja | Verde | No | Uso general, ampliamente aplicable. |
| Cobre | ~ 385 | Alta | Heavy | No | Aplicaciones de alto rendimiento |
| Aleaciones de aluminio | Variable (~120-220) | Moderado | Verde | No | Aplicaciones que requieren propiedades mecánicas específicas |
| Grafito | ~150-400 (anisotrópico) | Moderado-alto | Muy ligero | NO | Aplicaciones de peso crítico |
| Cerámica | Variable (20-200) | Moderado-alto | Moderado | Sí | Se requiere aislamiento eléctrico |
¿Cómo funciona el disipador de calor de PCB?
El funcionamiento fundamental de un disipador de calor de PCB se basa en el principio de conducción térmica, según el cual el calor generado por los componentes de la PCB se transfiere eficazmente al disipador, un componente diseñado específicamente para este propósito. Los componentes de una PCB suelen generar calor durante su funcionamiento, lo que crea zonas de alta temperatura. El disipador, diseñado para tener baja... resistencia termicaActúa como un puente térmico, alejando el calor de los componentes. Suele presentar una gran superficie, a menudo reforzada con aletas, para facilitar la transferencia eficiente del calor al aire circundante.
Métodos de fijación del disipador de calor de la placa de circuito
Los disipadores de calor de PCB se pueden montar en la PCB de diversas maneras, entre ellas:
Adhesivo térmico: simples y efectivos, los adhesivos térmicos (pasta o cinta) proporcionan una unión permanente, adecuada para muchas aplicaciones pero que dificulta los ajustes futuros.
Pasadores de empuje: ideales para asegurar disipadores de calor más grandes, los pasadores de empuje ofrecen una fijación fuerte a través de la PCB y son más fáciles de quitar que los adhesivos.
Clips y soportes: Proporcionan una fijación segura y sin herramientas que resulta conveniente para aplicaciones que requieren la extracción o el ajuste del disipador de calor.
Montaje con tornillos: ofrecen una conexión duradera; los tornillos requieren orificios o separadores en la PCB, pero hacen que la conexión y desconexión sean sencillas.
Ajuste a presión: para disipadores de calor más livianos, los accesorios a presión permiten una instalación y extracción rápida y sin herramientas.
Epoxi térmico: similares a los adhesivos pero que ofrecen una unión más fuerte, los epóxicos térmicos son permanentes y proporcionan una excelente conductividad térmica.
Anclajes de soldadura: se utilizan en aplicaciones de alta confiabilidad, soldar el disipador de calor directamente a la PCB garantiza la máxima durabilidad y eficiencia térmica, pero es permanente.
Situaciones Waquí Disipador de calor de PCB ¿Esta Usado
Al diseñar una PCB, ¿cómo determinamos si necesitamos un disipador? A continuación, se presentan situaciones en las que se suelen usar disipadores:
- Cuando el diseño de placas de circuito utiliza procesadores como CPU, GPU y MPU, generalmente se requiere un disipador de calor.
- Si hay componentes de potencia como reguladores, amplificadores y fuentes de alimentación, es necesario un disipador de calor en la placa de circuito, ya que estos componentes tienden a disipar más calor.
- Cuando hay demasiados componentes en la PCB y son demasiado densos, se genera más calor. En este caso, también es necesario usar un disipador de calor para reducir la temperatura de los componentes.
- Considere si se necesita un disipador de calor según el uso final de la PCB. Por ejemplo, si la PCB se utiliza en entornos de alta temperatura, también es esencial un disipador de calor.
Consejos para el diseño de disipadores de calor de PCB
Solo diseñando un disipador térmico adecuado se puede lograr la máxima gestión térmica. Aquí te ofrecemos algunos consejos básicos para el diseño de disipadores de PCB:
- Selección de materiales
El aluminio es más ligero y tiene un precio relativamente bajo, mientras que el cobre ofrece una conductividad térmica superior. Por lo tanto, al seleccionar materiales para disipadores de calor, debemos considerar exhaustivamente sus características, como la conductividad térmica, el costo, el peso, etc. - Maximización del área de superficie
Al diseñar un disipador de calor, se puede aumentar la superficie del disipador de la placa de circuito impreso mediante el uso de aletas o pines para mejorar la disipación del calor. Esto se debe a que este diseño permite que fluya más aire a través del disipador, eliminando así el calor de forma más eficiente. - Optimización del flujo de aire
Diseñe la disposición y la posición del disipador térmico para aprovechar el flujo de aire natural o forzado dentro del dispositivo. La orientación de las aletas debe estar alineada con la dirección del flujo de aire para maximizar la disipación del calor. - Limitación de espacio
Es fundamental garantizar el espacio suficiente para montar el disipador de calor en la PCB. Por ejemplo, en entornos con restricciones de altura, optar por disipadores de perfil bajo puede facilitar una disipación de calor eficiente sin sobrepasar estos límites de espacio. - Simulación y pruebas
Después de completar el diseño del disipador de calor, necesitamos utilizar un software de simulación térmica para predecir el rendimiento del disipador de calor en diversas condiciones de funcionamiento, asegurándonos de que pueda lograr el rendimiento diseñado.
Conclusión
Un disipador térmico para PCB mejora la fiabilidad y la longevidad de los dispositivos electrónicos al disipar eficientemente el exceso de calor producido por los componentes de la placa de circuito. En este blog, compartimos prácticas líderes en la industria en el diseño de disipadores térmicos para placas de circuito, ofreciendo información valiosa para sus proyectos. Como experto en la industria con muchos años de experiencia en el campo de las PCB, MOKO Technology es experto en el diseño y la fabricación de diversas PCB. Si tiene alguna otra pregunta sobre la gestión térmica de PCB o desea... servicios de diseño de PCB de alta calidad de nosotros, por favor Contáctenos ahora.
