แผงวงจร PCB ก็ให้ความร้อนเหมือนกัน มาเรียนรู้กัน!

การกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB ถือเป็นส่วนสำคัญมาก ดังนั้น ทักษะการกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB คืออะไร เรามาพูดคุยกัน

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการระบายความร้อนผ่านแผงวงจรพิมพ์เอง ได้แก่ แผ่นฐานรองผ้าแก้วเคลือบทองแดง/อีพอกซี หรือแผ่นฐานรองผ้าแก้วเรซินฟีนอลิก และใช้แผ่นทองแดงเคลือบกระดาษในปริมาณเล็กน้อย แม้ว่าแผ่นฐานรองเหล่านี้จะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและคุณสมบัติในการประมวลผลที่ดีเยี่ยม แต่การระบายความร้อนกลับไม่ดีนัก และในฐานะที่เป็นเส้นทางการระบายความร้อนสำหรับส่วนประกอบที่มีความร้อนสูง แผงวงจรพิมพ์จึงไม่สามารถนำความร้อนผ่านแผงวงจรพิมพ์เองได้ แต่สามารถระบายความร้อนจากพื้นผิวของส่วนประกอบออกสู่อากาศโดยรอบได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เข้าสู่ยุคของการย่อส่วนส่วนประกอบ การติดตั้งความหนาแน่นสูง และการประกอบด้วยความร้อนสูง การพึ่งพาพื้นผิวที่มีพื้นที่ผิวเล็กมากเพียงอย่างเดียวในการระบายความร้อนจึงไม่เพียงพอ ในเวลาเดียวกันเนื่องจากการใช้ส่วนประกอบที่ติดตั้งบนพื้นผิวจำนวนมาก เช่น QFP และ BGA ความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบจึงถูกส่งไปยังแผงวงจรพิมพ์ในปริมาณมาก ดังนั้น วิธีที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหาการกระจายความร้อนคือการปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อนของแผงวงจรพิมพ์เองโดยสัมผัสโดยตรงกับองค์ประกอบความร้อน ซึ่งจะถูกส่งหรือกระจายผ่านแผงวงจรพิมพ์

เค้าโครง PCB

ก. วางอุปกรณ์ไวต่อความร้อนไว้ในบริเวณที่มีอากาศเย็น

ข. วางอุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิไว้ในตำแหน่งที่ร้อนที่สุด

c. อุปกรณ์บนแผงวงจรพิมพ์เดียวกันควรจัดวางให้เหมาะสมกับขนาดของความร้อนและระดับการกระจายความร้อนมากที่สุด อุปกรณ์ที่ทนความร้อนขนาดเล็กหรือทนความร้อนต่ำ (เช่น ทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็ก วงจรรวมขนาดเล็ก ตัวเก็บประจุแบบอิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ) ควรวางไว้ที่ด้านบนสุดของกระแสลมระบายความร้อน (ทางเข้า) อุปกรณ์ที่สร้างความร้อนได้มากหรือทนความร้อนได้ดี (เช่น ทรานซิสเตอร์กำลัง วงจรรวมขนาดใหญ่ ฯลฯ) ควรวางไว้ที่ด้านล่างสุดของกระแสลมระบายความร้อน

ง. ในทิศทางแนวนอน อุปกรณ์กำลังสูงจะถูกจัดเรียงให้ใกล้กับขอบของบอร์ดพิมพ์ให้มากที่สุด เพื่อลดเส้นทางการถ่ายเทความร้อน ในทิศทางแนวตั้ง อุปกรณ์กำลังสูงจะถูกจัดเรียงให้ใกล้กับบอร์ดพิมพ์ให้มากที่สุด เพื่อลดผลกระทบของอุปกรณ์เหล่านี้ต่ออุณหภูมิของอุปกรณ์อื่นๆ ในขณะที่ทำงาน

การกระจายความร้อนของแผงวงจรพิมพ์ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการไหลของอากาศ ดังนั้นควรศึกษาเส้นทางการไหลของอากาศในการออกแบบ และกำหนดค่าอุปกรณ์หรือแผงวงจรพิมพ์ให้เหมาะสม เมื่ออากาศไหลผ่าน มักจะไหลไปในที่ที่มีความต้านทานต่ำ ดังนั้นเมื่อกำหนดค่าอุปกรณ์บนแผงวงจรพิมพ์ จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการเว้นช่องว่างอากาศขนาดใหญ่ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง การกำหนดค่าแผงวงจรพิมพ์หลายแผ่นในเครื่องทั้งหมดควรคำนึงถึงปัญหาเดียวกันนี้ด้วย

f อุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมิควรวางไว้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำที่สุด (เช่น ด้านล่างของอุปกรณ์) อย่าวางไว้เหนืออุปกรณ์ทำความร้อน ควรวางอุปกรณ์หลายตัวสลับกันในระนาบแนวนอน

g. จัดวางอุปกรณ์ที่มีการใช้พลังงานสูงสุดและการกระจายความร้อนสูงสุดให้ใกล้กับตำแหน่งที่ดีที่สุดสำหรับการระบายความร้อน อย่าวางอุปกรณ์ที่มีความร้อนสูงไว้ที่มุมและขอบของแผงวงจรพิมพ์ เว้นแต่จะมีอุปกรณ์ระบายความร้อนติดตั้งไว้ใกล้ๆ เมื่อออกแบบความต้านทานไฟฟ้า ให้เลือกอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นมากที่สุด และปรับเค้าโครงของแผงวงจรพิมพ์ให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการระบายความร้อน