Disiparea căldurii pe PCB: cupru, via-uri termice și aluminiu
Încotro merge căldura, ce puteți face în layout și când este momentul să treceți de la FR4 la o placă din aluminiu.
Căldura părăsește placa în trei moduri
O componentă disipă putere sub formă de căldură. Pe placă, căldura trece prin cupru și prin laminat, se răspândește lateral și pleacă prin convecție și radiație de pe suprafețe, sau printr-un radiator ori prin carcasă. Layout-ul decide cât de ușor se poate răspândi căldura, deci disiparea termică începe pe PCB, cu mult înainte de alegerea unui radiator.
Folosiți cupru acolo unde se produce căldura
Cuprul conduce căldura de aproximativ o mie de ori mai bine decât FR4. De aici rezultă trei pârghii:
- Suprafața de cupru. Legați padul termic al unei componente de putere la o suprafață mare de cupru, nu la un traseu subțire. Cu cât suprafața este mai mare, cu atât creșterea de temperatură este mai mică.
- Grosimea cuprului. 35 µm este alegerea obișnuită; 70 µm suportă mai mult curent și răspândește mai bine căldura pe aceeași suprafață. Producem 18, 35, 50 și 70 µm (vedeți ghidul grosimii cuprului).
- Planurile interioare. La plăcile multistrat, straturile interioare de cupru răspândesc căldura dacă via-urile termice se conectează la ele.
Atenție la compromis: cuprul gros cere izolații mai mari, iar un pad mare legat la un plan se lipește greu dacă nu este slăbit prin conexiuni termice (thermal relief) acolo unde lipirea manuală sau în cuptor o cere.
Via-uri termice
Via-urile de sub un pad termic transferă căldura de pe stratul superior spre un plan sau spre fața opusă. Ca punct de plecare tipic:
| Parametru | Valoare tipică |
|---|---|
| Diametrul găurii | 0,3 mm |
| Pas | aproximativ 1,0–1,2 mm |
| Amplasare | grilă sub padul termic |
| Conectare | la un plan de cupru sau la o suprafață mare de pe fața opusă |
Via-urile deschise sub un pad pot trage aliajul de lipit din îmbinare în timpul asamblării. Întrebați asamblorul dacă dorește via-urile mai puține, decalate sau acoperite cu mască de lipire. Limitele noastre pentru găuri se găsesc în ghidul despre via-uri și diametre de găuri.
Grosimea plăcii și materialul
Plăcile mai subțiri au un drum vertical mai scurt, dar căldura trebuie totuși să se răspândească lateral prin cupru. FR4 standard conduce slab căldura, așa că cuprul face cea mai mare parte a muncii. Pentru grosimile standard vedeți grosimea PCB.
Când alegeți o placă din aluminiu
Dacă o componentă disipă mai multă căldură decât pot prelua suprafața de cupru și via-urile, ca la LED-uri sau la etaje de putere, o placă din aluminiu (IMS, substrat metalic izolat) conduce căldura în baza metalică și de acolo spre un radiator sau carcasă. Are un strat de cupru și un dielectric subțire între cupru și aluminiu. Citiți FR4 sau aluminiu pentru comparație și plăci din aluminiu pentru LED-uri pentru regulile de proiectare.
Reguli de amplasare care ajută
- Amplasați componentele de putere departe de cele sensibile la căldură.
- Nu puneți surse de căldură lângă marginile unde placa este prinsă, decât dacă marginea este calea termică dorită.
- Nu grupați toate componentele fierbinți într-un colț; distribuiți-le.
- Folosiți trasee late și planuri pentru alimentare; ele poartă și curent, și căldură (vedeți lățimea traseelor și curentul).
- Verificați rezultatul pe un prototip, cu cameră termică sau termocuplu, nu doar prin calcul.
Calculați prețul plăcii cu calculatorul de preț sau trimiteți-ne fișierele pentru verificare.
Întrebări frecvente
De câte via-uri termice am nevoie sub o componentă?
Nu există un număr fix; depinde de putere și de suprafața de cupru la care se conectează. O grilă cu burghiu de 0,3 mm și pas de aproximativ 1,0–1,2 mm este un punct de plecare uzual. Confirmați rezultatul măsurând un prototip.
Când este o placă din aluminiu mai bună decât FR4?
Când cuprul și via-urile nu pot răspândi singure căldura, de exemplu la LED-uri sau la componente de putere. O placă din aluminiu conduce căldura în baza metalică, dar are un singur strat de cupru.
Ajută cuprul mai gros la căldură?
Da. Cuprul mai gros răspândește mai bine căldura și suportă mai mult curent, dar cere izolații mai mari între trasee. Oferim 18, 35, 50 și 70 µm.
Vedeți întrebările și răspunsurile →
Consultați capabilitățile noastre de fabricație
Trasee și distanțe minime, diametre de găurire, materiale, toleranțe și teste pentru fiecare tip de placă, pe o singură pagină.
Deschideți capabilitățile →Întrebați un inginer
Nu știți ce se aplică plăcii dumneavoastră? Descrieți-o în câteva rânduri, iar inginerii noștri vă sfătuiesc.