Transfert de chaleur PCB

Les cartes de circuits imprimés (PCB) génèrent de la chaleur lors de leur fonctionnement. Pour éviter les dommages causés par la chaleur, vous avez besoin des bonnes techniques de flux de chaleur pour vous assurer que cette énergie se dissipe.

Bases du transfert de chaleur

À un niveau de base, une discussion sur le transfert de chaleur comprend deux sujets :la température et le flux de chaleur. La température représente le niveau d'énergie thermique disponible, tandis que le flux de chaleur représente les déplacements d'énergie thermique d'un endroit à un autre.

Au microscope, l'énergie thermique est directement liée à l'énergie cinétique d'une molécule. Plus la température d'un matériau est élevée, plus l'agitation thermique de ses molécules est importante. Il est normal que les zones qui contiennent beaucoup d'énergie cinétique la transmettent à des zones avec moins d'énergie cinétique.

Certaines propriétés des matériaux modulent efficacement la chaleur transférée entre deux zones à des températures différentes. Ceux-ci incluent les conductivités thermiques, les densités de matériau, les vitesses de fluide et les viscosités de fluide. Ensemble, ces propriétés rendent la résolution de nombreux problèmes de transfert de chaleur assez compliquée.

Les mécanismes de transfert de chaleur

Les mécanismes de transfert de chaleur peuvent être regroupés en trois grandes catégories :

Conduction. Les zones qui ont plus d'énergie cinétique moléculaire enverront leur énergie thermique aux zones qui ont moins d'énergie moléculaire. Cela se produit par une collision directe de molécules, connue sous le nom de conduction. Dans les métaux, une partie de l'énergie transportée d'une zone à une autre est également transportée par les électrons de la bande de conduction.

Convection. Lorsque de la chaleur est générée dans un appareil électronique, elle est transportée par conduction vers une zone

où il est ensuite transféré dans un fluide. Ce processus est la convection, et le fluide peut prendre la forme d'un gaz tel que l'air ou l'eau conventionnelle.

Radiation. Tous les matériaux dégagent de l'énergie thermique en quantités déterminées par la température. Lorsque les températures sont uniformes, le flux de rayonnement est en équilibre entre les objets et il n'y a pas d'échange d'énergie thermique. Cet équilibre change lorsque les températures varient et l'énergie thermique est transportée des zones de températures plus élevées vers celles de températures plus basses.

Techniques de conception de PCB pour le transfert de chaleur

En ce qui concerne la gestion de la chaleur dans les PCB, vous pouvez utiliser quelques techniques. Vos options incluent :

• Dissipateurs de chaleur. Cette technique utilise de grandes pièces métalliques à haute conductivité. Ces pièces se fixent aux pièces qui produisent de la chaleur et exposent plus de surface à l'air. Cette configuration réduit la résistance thermique et, avec un ventilateur de refroidissement, vous améliorez davantage le flux de chaleur.
• Le cuivre coule. Lorsque vous remplissez les zones inutilisées avec du métal et que vous mettez le métal à la terre, n'importe quel composant du circuit imprimé se connectera facilement à la terre.
• Vias thermiques. Souvent utilisés avec des coulées de cuivre, les vias thermiques créent une voie vers le cuivre et les composants PCB.
• Vias remplis de cuivre. les vias peuvent être remplis de cuivre pour améliorer le transfert de chaleur.
• Matériaux à conductivité thermique plus élevée. Des matériaux comme l'aluminium ; Céramique; et le noyau en cuivre sont utilisés pour améliorer la conductivité thermique du PCB.

Lorsque vous encouragez un flux de chaleur constant dans votre circuit imprimé, vous pouvez vous attendre à des performances électriques efficaces et à une longue durée de vie.

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