Teknik Penyangrakan Panas Lanjutan untuk Performa PCB yang Handal

Saat Anda perlu membuat papan sirkuit cetak (PCB) untuk berbagai perangkat dan peralatan, satu pertimbangan utama yang ingin Anda buat adalah sebaiknya PCB membuang panas. Dengan membuang panas dengan benar di PCB, Anda dapat melindunginya dari masalah performa dan kerusakan total yang disebabkan oleh suhu berlebih. Setiap PCB yang Anda investikan harus dirancang dengan fitur pembuang panas yang tepat untuk memastikan tidak akan overheat dan akan memberikan performa konsisten.

Temukan lebih banyak tentang mengapa panas adalah masalah dan beberapa tips untuk pembuang panas PCB.

Mengapa Panas adalah Masalah dalam PCB

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

Meskipun PCB dapat menahan beberapa panas, suhu berlebih dapat menyebabkan beberapa masalah besar. Beberapa efek negatif pada PCB dari panas berlebih termasuk gangguan garis sirkuit, oksidasi komponen, hilangnya integritas struktural, dan laju ekspansi material yang tidak kompatibel. Efek ini dapat menyebabkan performa PCB menurun. Jika PCB terpapar panas berlebihan untuk periode yang lama, PCB akan mulai berfungsi tidak normal dan bahkan dapat gagal sepenuhnya, dengan kerusakan permanen pada PCB.

Teknik Pembuang Panas

Karena panas berlebih dapat menyebabkan beberapa masalah signifikan, Anda mungkin ingin PCB Anda memiliki properti pembuang panas. Saat Anda ingin menghapus panas dari PCB Anda, Anda dapat mengandalkan beberapa teknik pembuang panas yang berbeda. Misalnya, menambahkan heat sink dan kipas pendingin dapat menjadi cara yang sangat baik untuk membuang panas.

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

1. Tambahkan Kipas Pendingin dan Heat Sink

Heat sink adalah bagian logam konduktif termal dengan permukaan yang luas, dan desainer PCB biasanya menggunakannya untuk membuang panas. Biasanya, bagian ini dilekatkan pada komponen yang menghasilkan panas seperti perangkat pemutus. Setelah dilekatkan, heat sink akan memungkinkan komponen untuk mentransfer panas ke area lain dan membuang panas melalui permukaan besar heat sink.

Selain menggunakan heat sink di PCB dan komponen lain di perangkat Anda, Anda dapat menambahkan kipas pendingin. Kipas ini menambahkan aliran udara dingin ke dalam perangkat Anda untuk segera menghapus panas dan menghentikannya dari menumpuk. Biasanya, kipas pendingin digunakan untuk sumber daya arus tinggi, karena membantu penghapusan panas yang lebih efisien dan lebih cepat.

2. Manfaatkan Jalur Tembaga Tebal

Saat Anda memerlukan PCB untuk aplikasi daya tinggi, menambahkan jalur tembaga tebal dan berat biasanya adalah pilihan yang tepat. Dengan menggunakan jalur tembaga tebal, panas akan memiliki permukaan yang lebih besar untuk distribusi dan pembuang panas.

3. Investasikan dalam Heat Pipe

Jika Anda memiliki PCB yang terpasang dalam perangkat yang kompakt dengan ruang yang terbatas, heat pipe dapat membantu dengan pembuang panas PCB. Pipa ini membantu menyerap panas dengan cairan, seperti sejumlah kecil amonia, air, aseton, atau nitrogen. Setelah cairan menyerap panas, pipa akan melepaskan uap. Uap ini mengalir di bawah pipa sampai mencapai kondensor, yang kemudian mendensikan uap menjadi bentuk cair, memungkinkan pipa untuk berputar secara berkelanjutan.

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

4. Pilih Bahan Papan yang Tepat

Teknik lain untuk pembuang panas yang lebih baik adalah memilih bahan papan yang paling cocok untuk menghapus panas. Beberapa bahan PCB tidak memiliki properti yang diperlukan untuk menangani panas ekstrim. Jika Anda tahu perangkat Anda akan terpapar suhu tinggi, penting untuk memilih bahan dengan properti pembuang panas.

Menggunakan dasar poliimida seringkali merupakan pilihan yang baik untuk pembuang panas. Flex PCB memiliki material yang lebih tipis dan fleksibel yang memungkinkan rasio luas permukaan-volume yang lebih besar. Aluminum PCB, jenis papan inti logam, adalah pilihan lain yang sangat baik untuk pembuang panas karena lapisan dielektriknya. Lapisan ini membantu menyerap panas dan mentransfernya ke lapisan aluminium, di mana panas secara efektif didispersi. Aluminum PCB ini bermanfaat untuk aplikasi daya tinggi. Untuk proyek suhu tinggi, PCB tembaga menyediakan pembuang panas dan konduktivitas termal terbaik.

Opsi nonlogam yang efektif adalah PCB keramik. Biasanya terbuat dari aluminium nitrida atau alumina, PCB keramik cocok untuk aplikasi yang memerlukan resistensi panas tinggi dan koneksi frekuensi tinggi. Selain konduktivitas termal tinggi, mereka memiliki koefisien ekspansi termal rendah, keversatan yang besar dan resistensi erosi kimia, jadi bekerja baik dalam banyak lingkungan.

5. Gunakan Array Via Termal

Array via termal adalah pilihan lain yang sangat baik untuk pembuang panas, membantu meningkatkan luas dan massa tembaga. Dengan memperluas massa dan luas tembaga, perangkat akan memiliki resistensi termal yang lebih rendah. Array via termal juga menawarkan pembuang panas yang lebih besar untuk komponen kritis karena memungkinkan konduksi yang lebih baik. Karena kemampuan mereka untuk membuang panas dan mengurangi resistensi termal, perusahaan sering menggunakan array via termal dekat sumber panas untuk mencapai performa yang ditingkatkan.

Array via termal populer bagi perusahaan yang ingin menghapus heat sink dari PCB mereka. Array via termal dapat digabungkan dengan pad dalam beberapa aplikasi untuk mentransfer panas jauh dari perangkat. Kombinasi ini meningkatkan pembuang panas PCB sambil juga menghilangkan kebutuhan akan heat sink.

6. Terapkan Teknologi Tembaga Coin

Tembaga coin adalah potongan kecil tembaga yang ditanam dalam PCB. Mereka biasanya ditempatkan langsung di bawah komponen yang menghasilkan banyak panas. Mereka memanfaatkan konduktivitas panas yang unggul dari tembaga untuk menarik panas dari komponen langsung ke heat sink. Tembaga coin adalah cara yang baik untuk membuang panas dan biasanya digunakan saat Anda memiliki sejumlah kecil komponen yang menghasilkan sebagian besar panas.

Solusi lokal ini hadir dalam beberapa bentuk yang berbeda, termasuk T-Coins, I-Coins dan C-Coins, yang akan Anda gunakan tergantung pada bentuk area. Setelah routing, coin ditanam dalam slot PCB dan dilaminasi dan dimetalisasi untuk koneksi yang erat.

7. Optimalkan Tata Letak PCB

Saat perusahaan mendesain PCB, mereka sering mengandalkan beberapa praktik terbaik untuk memastikan tata letak PCB membuang panas dengan efektif. Beberapa praktik termasuk menempatkan komponen sensitif suhu di daerah suhu rendah perangkat, seperti di bawahnya, dan menghindari memasangnya di atas perangkat pemanas. Desainer juga akan melanggarkan beberapa bagian yang ditempatkan pada bidang horizontal untuk ventilasi yang lebih besar. Jika perusahaan ingin memantau suhu PCB dengan lebih baik, mereka akan menempatkan termometer di area terpanas untuk pengukuran yang akurat.

Tata letak PCB yang memastikan sumber panas dipasang sejauh mungkin dari satu sama lain untuk menghindari pembuahan panas berlebih. Jika PCB memiliki kipas pendingin, juga merupakan ide yang baik bagi desainer untuk menempatkan komponen yang menghasilkan panas di bawah aliran kipas pendingin saat memasang komponen yang menghasilkan panas rendah di aliran kipas. Desainer PCB ahli akan mempelajari sirkulasi udara PCB, menempatkan perangkat yang menghasilkan panas tinggi di area yang sesuai berdasarkan aliran udara.

Pilih Millennium Circuits Limited untuk Kebutuhan PCB Anda

Di Millennium Circuits Limited (MCL), kami rutin berkonsultasi dan menyediakan klien kami dengan PCB yang menampilkan fitur pembuang 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 prototipe dan rekayasa untuk memastikan PCB apa pun yang kami berikan kepada klien sesuai dengan aplikasi yang diperlukan dan tidak rentan terhadap overheat. Karena kami mengambil waktu untuk memahami kebutuhan pelanggan kami dan menyediakan mereka PCB hemat biaya, berkualitas tinggi yang sesuai dengan spesifikasi mereka, kami yakin kami dapat membantu Anda.

Tinjau kemampuan PCB kami hari ini. Jika Anda memiliki pertanyaan atau ingin penawaran gratis, silakan hubungi kami.