Dans le monde trépidant d'aujourd'hui, la taille des appareils électroniques diminue rapidement tout en augmentant leurs fonctionnalités. Pour suivre cette tendance, la conception des circuits imprimés doit également évoluer vers plus de compacité. Imaginez un petit circuit imprimé contenant divers composants. Composants electroniques, tous ces composants générant de la chaleur. L'absence de mesures de gestion thermique efficaces peut affecter le fonctionnement normal et la durée de vie de l'équipement. L'un des moyens les plus efficaces pour optimiser la gestion thermique du circuit imprimé est de connecter un dissipateur thermique. Cet article présente en détail ce composant important, notamment ses matériaux, son fonctionnement, ses applications et son guide de sélection.
Qu'est-ce qu'un dissipateur thermique PCB ?
Le dissipateur thermique PCB est un composant de gestion thermique passif, généralement en métal, un matériau à haute conductivité thermiqueSa fonction principale est d'absorber et de dissiper la chaleur générée par les composants électroniques sur le circuit imprimé par conduction thermique, maintenant ainsi la température de l'appareil dans une plage de fonctionnement sûre et évitant les dommages ou la dégradation des performances.
Matériaux du dissipateur thermique PCB
Les matériaux couramment utilisés pour la fabrication de dissipateurs thermiques de circuits imprimés sont les suivants :
- Aluminium : L'aluminium est le matériau de dissipateur thermique le plus courant. Léger et doté d'une conductivité thermique relativement élevée, il est également plus économique que les autres matériaux de dissipateur thermique, ce qui explique sa large utilisation.
- Cuivre : Sa conductivité thermique est supérieure à celle de l'aluminium, mais son coût est plus élevé. Il est donc souvent utilisé pour la fabrication de dissipateurs thermiques destinés aux applications hautes performances.
- Alliages d'aluminium : Divers alliages d'aluminium offrent des propriétés mécaniques améliorées et peuvent être adaptés pour répondre à des exigences spécifiques en matière de conductivité thermique, de résistance et de résistance à la corrosion.
- Graphite : Le graphite, bien qu'il ne soit pas un métal, a une conductivité thermique relativement élevée et peut être utilisé dans les dissipateurs thermiques de circuits imprimés, en particulier dans les applications où le poids est une préoccupation critique.
- Céramique : Elle est particulièrement adaptée aux situations où l'isolation électrique est également requise, en plus de la dissipation thermique. Cependant, la céramique conduit généralement moins bien la chaleur que les métaux.
Ci-dessous, nous listons un tableau pour comparer ces matériaux sous différents aspects :
| Matières | Conductivité thermique (W/mK) | Prix | Poids | Isolation électrique | Applications courantes |
| Aluminium | ~ 205 | Faible | Léger | Non | Usage général, largement applicable |
| Copper | ~ 385 | Haute | Lourde | Non | Applications hautes performances |
| Alliages d'aluminium | Variable (~120-220) | Modérée | Léger | Non | Applications nécessitant des propriétés mécaniques spécifiques |
| Graphite | ~150-400 (anisotrope) | Modéré-élevé | Très léger | NON | Applications critiques en termes de poids |
| Céramique | Variable (20-200) | Modéré-élevé | Modérée | Oui | Isolation électrique requise |
Comment fonctionne le dissipateur thermique PCB ?
Le fonctionnement fondamental d'un dissipateur thermique pour PCB repose sur le principe de conduction thermique : la chaleur générée par les composants du PCB est transférée au dissipateur thermique, un composant spécialement conçu à cet effet. Les composants d'un PCB génèrent souvent de la chaleur en fonctionnement, créant des zones de haute température. Le dissipateur thermique, conçu pour une faible conductivité thermique, résistance thermique, agit comme un pont thermique, évacuant la chaleur des composants. Il présente généralement une grande surface, souvent complétée par des ailettes, pour faciliter le transfert efficace de la chaleur vers l'air ambiant.
Méthodes de fixation du dissipateur thermique du circuit imprimé
Les dissipateurs thermiques PCB peuvent être montés sur le PCB de diverses manières, notamment :
Adhésif thermique : Simples et efficaces, les adhésifs thermiques (pâte ou ruban) assurent une liaison permanente, adaptée à de nombreuses applications mais rendant les ajustements futurs difficiles.
Punaises : Idéales pour fixer des dissipateurs thermiques plus grands, les punaises offrent une fixation solide à travers le PCB et sont plus faciles à retirer que les adhésifs.
Clips et supports : ils offrent une fixation sûre et sans outil, pratique pour les applications nécessitant le retrait ou le réglage du dissipateur thermique.
Montage à vis : offrant une connexion durable, les vis nécessitent des trous ou des entretoises sur le PCB, mais facilitent la fixation et le détachement.
Snap-Fit : pour les dissipateurs thermiques plus légers, les fixations à encliquetage permettent une installation et un retrait rapides et sans outil.
Époxy thermique : Similaires aux adhésifs mais offrant une liaison plus forte, les époxy thermiques sont permanents et offrent une excellente conductivité thermique.
Ancrages à souder : utilisés dans les applications à haute fiabilité, le soudage du dissipateur thermique directement sur le PCB garantit une durabilité et une efficacité thermique maximales, mais est permanent.
Les situations Wici Dissipateur thermique PCB Emplacements Occasion
Lors de la conception d'un circuit imprimé, comment déterminer si un dissipateur thermique est nécessaire ? Voici quelques exemples de situations où un dissipateur thermique est généralement utilisé :
- Lorsque la conception de circuits imprimés utilise des processeurs tels que CPU, GPU et MPU, un dissipateur thermique est généralement nécessaire.
- Si des composants d'alimentation tels que des régulateurs de puissance, des amplificateurs de puissance et des alimentations sont présents, un dissipateur thermique est nécessaire. Ces composants ont tendance à dissiper davantage de chaleur.
- Lorsque le circuit imprimé comporte trop de composants et que leur densité est trop élevée, la chaleur générée est plus importante. Dans ce cas, il est également nécessaire d'utiliser un dissipateur thermique pour réduire la température des composants.
- Déterminez si un dissipateur thermique est nécessaire en fonction de l'application finale du circuit imprimé. Par exemple, lorsqu'un circuit imprimé est utilisé dans un environnement à haute température, un dissipateur thermique est également essentiel.
Conseils pour la conception de dissipateurs thermiques pour circuits imprimés
Seule une conception de dissipateur thermique adaptée permet une gestion thermique optimale. Voici quelques conseils de base pour la conception de dissipateurs thermiques pour circuits imprimés :
- Choix des matériaux
L'aluminium est plus léger et son prix est relativement bas, tandis que le cuivre offre une conductivité thermique supérieure. Par conséquent, lors du choix des matériaux de dissipateur thermique, il est essentiel de prendre en compte leurs caractéristiques complètes, notamment leur conductivité thermique, leur coût, leur poids, etc. - Maximisation de la superficie
Lors de la conception d'un dissipateur thermique, vous pouvez augmenter la surface du circuit imprimé en utilisant des ailettes ou des broches pour améliorer la dissipation thermique. En effet, cette conception permet une meilleure circulation de l'air à travers le dissipateur thermique, évacuant ainsi la chaleur plus efficacement. - Optimisation du flux d'air
Concevez la disposition et le positionnement du dissipateur thermique de manière à tirer parti du flux d'air naturel ou forcé à l'intérieur de l'appareil. L'orientation des ailettes doit être alignée avec le sens du flux d'air afin de maximiser la dissipation thermique. - Contrainte d'espace
Il est crucial de prévoir un espace suffisant pour le montage du dissipateur thermique sur le circuit imprimé. Par exemple, en cas de limitation de hauteur, l'utilisation de dissipateurs thermiques discrets peut favoriser une dissipation thermique efficace sans dépasser ces limites spatiales. - Simulation et test
Une fois la conception du dissipateur thermique terminée, nous devons utiliser un logiciel de simulation thermique pour prédire les performances du dissipateur thermique dans diverses conditions de fonctionnement, en nous assurant qu'il peut atteindre les performances prévues.
Conclusion
Un dissipateur thermique pour circuits imprimés améliore la fiabilité et la longévité des appareils électroniques en dissipant efficacement la chaleur excessive produite par les composants du circuit imprimé. Ce blog vise à partager les meilleures pratiques du secteur en matière de conception de dissipateurs thermiques pour circuits imprimés, offrant ainsi des informations précieuses pour vos projets. Expert du secteur avec de nombreuses années d'expérience dans le domaine des circuits imprimés, MOKO Technology maîtrise la conception et la fabrication de divers circuits imprimés. Pour toute question concernant la gestion thermique des circuits imprimés ou pour obtenir des informations complémentaires, n'hésitez pas à nous contacter. services de conception de circuits imprimés de haute qualité de notre part, s'il vous plaît contactez-nous maintenant.
