Czy Twoja płytka PCB się przegrzewa? Opanuj projektowanie termiczne dla wysokich mocy

W erze elektroniki dużej gęstości mocy, zarządzanie termiczne nie jest już drugorzędną kwestią – jest głównym wektorem awarii. W DUXPCB zdajemy sobie sprawę, że ponad 50% awarii komponentów elektronicznych jest związanych z ciepłem. Skuteczne rozpraszanie ciepła wymaga wieloaspektowego podejścia inżynieryjnego, łączącego zoptymalizowaną geometrię miedzi, strategiczne rozmieszczenie przelotek i zaawansowany dobór materiałów.

1. Przelotki termiczne: Pionowa ścieżka cieplna

Pionowe przewodzenie ciepła jest najskuteczniejszym sposobem przenoszenia ciepła z komponentów montowanych powierzchniowo do wewnętrznych płaszczyzn masy lub radiatorów po stronie dolnej. Zgodnie ze standardami IPC-2152, nasz zespół inżynierów zaleca następujące parametry tablicy przelotek dla wysokiej gęstości mocy:

• Średnica przelotki: 0,30 mm to branżowy „sweet spot” dla równoważenia przewodności cieplnej i wydajności produkcji.
• Rozstaw: Rozstaw siatki 0,80 mm zapewnia optymalne rozpraszanie ciepła bez uszczerbku dla integralności strukturalnej PCB.
• Powlekanie: Zapewniamy minimum 25µm (1 mil) powlekania miedzią w beczkach przelotek, aby zmaksymalizować przekrój przewodzący.

2. Ciężka miedź i optymalizacja zalewania miedzią

Standardowa miedź 1oz jest często niewystarczająca dla ścieżek o wysokim natężeniu prądu. DUXPCB specjalizuje się w płytkach PCB z ciężką miedzią (3oz do 10oz), które działają jako zintegrowane rozpraszacze ciepła.

• Rozprzestrzenianie boczne: Zwiększenie wagi miedzi z 1oz do 3oz może zmniejszyć zlokalizowane „gorące punkty” nawet o 40%.
• Równowaga miedzi: Przeprowadzamy ręczny przegląd rozkładu miedzi, aby zapobiec wypaczeniu płytki podczas lutowania rozpływowego, zapewniając, że ścieżki o dużej mocy są zrównoważone z zalewami manekinów, gdy jest to konieczne.

3. Zaawansowane podłoża i dobór TIM

Gdy FR4 osiąga swój limit termiczny (zazwyczaj ~0,25 W/m·K), przechodzimy z klientami na płytki PCB z rdzeniem metalowym (MCPCB) lub specjalistyczne laminaty.

• Zaleta MCPCB: Zastosowanie podłoży aluminiowych lub miedzianych może zwiększyć przewodność cieplną 8-10 razy w porównaniu do tradycyjnego FR4.
• Integracja TIM: Wykorzystujemy dane z Bergquist (Henkel), aby polecić odpowiednie materiały interfejsu termicznego (TIM). W przypadku zespołów wysokociśnieniowych sugerujemy Sil-Pads; w przypadku nieregularnych szczelin, podkładki szczelinowe lub materiały Liqui-Form zapewniają zerową szczelinę powietrzną między PCB a obudową.

4. Wartość strategiczna: podejście DUXPCB

Standardowi producenci często polegają na zautomatyzowanych kontrolach DRC (Design Rule Checks), które pomijają subtelne wąskie gardła termiczne. Zapewniamy specjalistyczny ręczny przegląd dla każdego 2-8 warstwowego projektu.

Wnioski

Zarządzanie termiczne to równowaga fizyki i precyzji produkcji. Przestrzegając IPC-2152 i wykorzystując zaawansowane materiały, DUXPCB zapewnia, że Twoje urządzenia o dużej mocy działają w bezpiecznych marginesach termicznych. Niezależnie od tego, czy potrzebujesz ciężkiej miedzi do falowników przemysłowych, czy MCPCB do matryc LED o wysokiej jasności, nasz zespół inżynierów jest gotowy zoptymalizować Twój stos dla maksymalnej niezawodności.