Teknik Disipasi Panas

Saat Anda perlu membuat papan sirkuit cetak (PCB) untuk berbagai perangkat dan peralatan, salah satu pertimbangan utama yang ingin Anda buat adalah seberapa baik ia menghilangkan panas. Dengan menghilangkan panas dengan benar di PCB, Anda dapat melindunginya dari masalah kinerja dan kerusakan total yang disebabkan oleh suhu berlebih. Setiap PCB tempat Anda berinvestasi harus dirancang dengan fitur pembuangan panas yang tepat untuk memastikan tidak terlalu panas dan akan memberi Anda kinerja yang konsisten.

Cari tahu lebih lanjut tentang mengapa panas menjadi masalah dan beberapa tip untuk pembuangan panas PCB.

Mengapa Panas Menjadi Masalah di PCB

Setiap kali arus mengalir melalui komponen elektronik, beban termal meningkat. Jumlah panas yang dihasilkan komponen elektronik akan bervariasi berdasarkan desain sirkuit, jumlah daya, dan karakteristik perangkat. Anda akan sering menemukan bahwa komponen yang tidak dipasang dengan benar, elemen eksternal, ventilasi yang tidak memadai, dan perakitan yang tidak tepat menyebabkan PCB menjadi terlalu panas.

Meskipun PCB dapat menangani panas, suhu berlebih dapat menyebabkan beberapa masalah besar. Beberapa efek negatif pada PCB dari panas berlebih termasuk gangguan jalur sirkuit, oksidasi komponen, hilangnya integritas struktural dan tingkat ekspansi material yang tidak kompatibel. Efek ini dapat menyebabkan kinerja PCB berkurang. Jika PCB terkena terlalu banyak panas untuk waktu yang lama, PCB akan mulai tidak berfungsi dan bahkan bisa gagal total, dengan kerusakan permanen pada PCB.

Teknik Pembuangan Panas

Karena panas berlebih dapat menyebabkan beberapa masalah signifikan, Anda mungkin ingin PCB Anda memiliki sifat pembuangan panas. Saat Anda ingin menghilangkan panas dari PCB, Anda dapat mengandalkan beberapa teknik pembuangan panas yang berbeda. Misalnya, menambahkan unit pendingin dan kipas pendingin dapat menjadi cara terbaik untuk menghilangkan panas.

Pelajari lebih lanjut tentang cara menghilangkan panas di PCB dengan meninjau beberapa teknik utama di bawah ini:

1. Tambahkan Kipas Pendingin dan Pendingin

Heat sink adalah bagian logam konduktif termal yang menampilkan permukaan besar, dan desainer PCB biasanya menggunakannya untuk menghilangkan panas. Biasanya, bagian-bagian ini dipasang pada komponen penghasil panas seperti perangkat switching. Setelah terpasang, unit pendingin akan memungkinkan komponen untuk mentransfer panas ke area lain dan menghilangkan panas di atas permukaan besar unit pendingin.

Selain menggunakan heat sink di PCB dan komponen lain di perangkat, Anda dapat menambahkan kipas pendingin. Kipas ini menambahkan aliran udara dingin ke perangkat Anda untuk menghilangkan panas dengan cepat dan mencegahnya menumpuk. Umumnya, kipas pendingin digunakan untuk suplai daya arus tinggi, karena membantu pembuangan panas yang lebih efisien dan lebih cepat.

2. Memanfaatkan Jejak Tembaga Tebal

Saat Anda membutuhkan PCB untuk aplikasi berdaya tinggi, menambahkan jejak tembaga tebal dan berat biasanya merupakan pilihan yang tepat. Dengan memanfaatkan jejak tembaga tebal, panas akan memiliki permukaan yang lebih besar untuk distribusi dan pembuangan panas.

3. Berinvestasi dalam Pipa Panas

Jika Anda memasang PCB di perangkat ringkas dengan ruang terbatas, pipa panas dapat membantu pembuangan panas PCB. Pipa-pipa ini membantu menyerap panas dengan cairan, seperti sejumlah kecil amonia, air, aseton, atau nitrogen. Setelah fluida menyerap panas, pipa kemudian akan melepaskan uap. Uap ini mengalir ke bawah pipa hingga mencapai kondensor, yang kemudian mengembunkan uap menjadi bentuk cair, memungkinkan pipa untuk berputar terus menerus.

Karena kemampuan pipa panas untuk mentransfer panas dengan mudah, perusahaan yang mencari transfer pasif yang hemat biaya dan andal sering kali memilihnya. Dengan memasang pipa ini, perangkat Anda akan memiliki konduktivitas termal yang lebih baik dan tidak memerlukan banyak perawatan. Pipa-pipa ini juga sangat senyap karena tidak ada bagian yang bergerak, dan bebas getaran.

4. Pilih Bahan Papan yang Tepat

Teknik lain untuk pembuangan panas yang lebih baik adalah memilih bahan papan yang paling cocok untuk menghilangkan panas. Beberapa bahan PCB tidak memiliki sifat yang diperlukan untuk menangani panas yang ekstrem. Jika Anda tahu perangkat Anda akan terkena suhu tinggi, penting untuk memilih bahan dengan sifat penghilang panas.

Menggunakan basis polimida seringkali merupakan pilihan yang baik untuk pembuangan panas. PCB fleksibel memiliki bahan yang lebih tipis dan fleksibel yang memungkinkan rasio luas permukaan terhadap volume yang lebih besar. PCB aluminium, sejenis papan inti logam, adalah pilihan lain yang sangat baik untuk pembuangan panas karena lapisan dielektriknya. Lapisan ini membantu menyerap panas dan mentransfernya ke lapisan aluminium, di mana panas tersebar secara efektif. PCB aluminium ini bermanfaat untuk aplikasi daya tinggi. Untuk proyek bersuhu tinggi, PCB tembaga memberikan pembuangan panas dan konduktivitas termal terbaik.

Pilihan nonlogam yang efektif adalah PCB keramik. Biasanya terbuat dari aluminium nitrida atau alumina, PCB keramik cocok untuk aplikasi yang membutuhkan ketahanan panas tinggi dan koneksi frekuensi tinggi. Selain konduktivitas termal yang tinggi, mereka memiliki koefisien ekspansi termal yang rendah, keserbagunaan yang hebat, dan ketahanan erosi kimia, sehingga mereka bekerja dengan baik di berbagai lingkungan.

5. Gunakan Termal Via Array

Termal melalui array adalah pilihan lain yang sangat baik untuk pembuangan panas, membantu meningkatkan luas dan massa tembaga. Dengan memperluas massa dan luas tembaga, perangkat akan mengurangi hambatan termal. Thermal via array juga menawarkan pembuangan panas yang lebih besar untuk komponen penting karena memungkinkan konduksi yang lebih baik. Karena kemampuannya untuk menghilangkan panas dan mengurangi ketahanan termal, perusahaan sering menggunakan termal melalui susunan yang dekat dengan sumber panas untuk mencapai peningkatan kinerja.

Thermal via array sangat populer bagi perusahaan yang ingin menghilangkan heat sink dari PCB mereka. Termal melalui array dapat dikombinasikan dengan pad dalam aplikasi tertentu untuk menghantarkan panas dari perangkat. Kombinasi ini meningkatkan pembuangan panas PCB sekaligus menghilangkan kebutuhan akan heat sink.

6. Menerapkan Teknologi Koin Tembaga

Koin tembaga adalah potongan kecil tembaga yang tertanam di PCB. Mereka biasanya ditempatkan langsung di bawah komponen yang menghasilkan banyak panas. Mereka memanfaatkan konduktivitas panas tembaga yang unggul untuk menarik panas dari komponen langsung ke unit pendingin. Koin tembaga adalah cara yang bagus untuk menghilangkan panas dan biasanya digunakan saat Anda memiliki sejumlah kecil komponen yang menghasilkan sebagian besar panas.

Solusi lokal ini hadir dalam beberapa bentuk berbeda, termasuk T-Coin, I-Coin, dan C-Coin, yang akan Anda gunakan tergantung pada bentuk area. Setelah perutean, koin disematkan ke dalam slot PCB dan dilaminasi serta diberi logam untuk sambungan yang erat.

7. Optimalkan Tata Letak PCB

Ketika sebuah perusahaan mendesain PCB, mereka akan sering mengandalkan beberapa praktik terbaik untuk memastikan tata letak PCB menghilangkan panas secara efektif. Beberapa praktik termasuk menempatkan bagian yang peka terhadap suhu di daerah suhu yang lebih rendah dari perangkat, seperti di bagian bawahnya, dan menghindari memasangnya di atas perangkat pemanas. Desainer juga akan mengubah beberapa bagian yang ditempatkan pada bidang horizontal untuk ventilasi yang lebih besar. Jika perusahaan ingin melacak suhu PCB dengan lebih baik, mereka akan menempatkan termometer di area terpanas untuk pengukuran yang akurat.

Tata letak PCB yang sangat baik akan memastikan sumber panas dipasang terjauh satu sama lain untuk menghindari penumpukan panas berlebih. Jika PCB memiliki kipas pendingin, sebaiknya desainer juga menempatkan komponen penghasil panas di bagian hilir kipas pendingin sambil memasang bagian yang menghasilkan panas rendah di bagian hulu kipas. Desainer PCB ahli akan mempelajari sirkulasi udara PCB, menempatkan perangkat penghasil panas tinggi di area yang sesuai berdasarkan aliran udara.

Pilih Millennium Circuits Limited untuk Kebutuhan PCB Anda

Di Millennium Circuits Limited (MCL), kami secara teratur berkonsultasi dan memasok klien kami dengan PCB yang menampilkan pembuangan panas yang luar biasa. Karena kami tahu bagaimana panas dapat berdampak negatif pada PCB, kami sangat berhati-hati dalam bekerja dengan pelanggan kami selama tahap pembuatan prototipe dan rekayasa untuk memastikan setiap PCB yang kami berikan kepada klien sesuai dengan aplikasi yang mereka butuhkan dan tidak akan mudah panas. Karena kami meluangkan waktu untuk memahami kebutuhan pelanggan kami dan menyediakan PCB berkualitas tinggi yang hemat biaya dan sesuai dengan spesifikasi mereka, kami yakin kami dapat membantu Anda.

Tinjau kemampuan PCB kami hari ini. Jika Anda memiliki pertanyaan atau menginginkan penawaran gratis, jangan ragu untuk menghubungi kami.