PCB Pendingin

PCB Pendingin

Desain PCB adalah proses rumit yang membutuhkan perhatian khusus pada berbagai masalah potensial. Desainer harus menganalisis setiap fitur papan untuk memastikan fungsionalitas yang optimal, mulai dari kendala fisik hingga interaksi listrik antar komponen hingga kehilangan sinyal. Salah satu fitur ini adalah manajemen termal, yang penting untuk memastikan umur panjang dan fungsionalitas PCB.

Ada banyak cara untuk mencapai manajemen termal yang optimal dan menghilangkan panas berlebih dari PCB, termasuk memilih metode pendinginan yang sesuai. Salah satu metode ini adalah memasang heat sink. Artikel ini akan menjelaskan apa itu heat sink, kelebihan dan tantangan uniknya, serta cara memilih heat sink untuk PCB.

Apa itu Heat Sink di PCB?

Heat sink adalah bagian dengan luas permukaan besar yang terdiri dari logam konduktif termal. Heat sink ini biasanya terpasang pada komponen papan sirkuit tercetak, termasuk transistor daya dan perangkat switching. Tujuan dari bagian ini adalah untuk menyerap dan membuang panas.

Heat sink PCB bekerja melalui prinsip konduksi. Dalam prinsip ini, perpindahan panas dari area dengan ketahanan termal tinggi ke area dengan ketahanan termal rendah, dan area dengan panas tinggi ke area dengan panas rendah. Karena heat sink terbuat dari aluminium atau tembaga, yang keduanya memiliki konduktivitas termal yang sangat baik dan ketahanan termal yang rendah, panas secara alami akan berpindah dari komponen PCB ke heat sink.

Prosesnya bekerja sebagai berikut:

• Komponen PCB menghasilkan panas, yang secara alami berpindah dari komponen ke unit pendingin melalui prinsip konduksi.
• Dari sana, panas dihamburkan ke area permukaan yang luas dari unit pendingin.
• Panas berpindah ke area sekitarnya di seluruh area permukaan unit pendingin. Banyak heat sink memiliki sirip — fitur seperti pin persegi panjang yang menonjol tegak lurus ke permukaan PCB — yang membantu memaksimalkan luas permukaan dan membantu mentransfer panas dari heat sink ke udara di sekitarnya.

Aplikasi Pendingin

Karena heat sink adalah kebutuhan untuk aplikasi PCB yang menangani daya dalam jumlah besar, mereka dapat menghasilkan lebih banyak panas daripada PCB rata-rata. Desainer akan memilih untuk menggunakan heat sink jika mereka menemukan bahwa prototipe PCB menunjukkan profil termal dengan hot spot dan area bersuhu tinggi. Namun, kebutuhan heat sink pada desain PCB dapat ditentukan sejak awal proses desain dengan jenis komponen yang terdapat pada PCB, antara lain:

• Prosesor: PCB yang menyertakan prosesor, seperti CPU, GPU, dan MPU, sering kali memerlukan heat sink untuk membantu manajemen termal dan membantu menjaga umur panjang bebas kesalahan.
• Komponen daya: PCB dengan komponen daya cenderung memiliki kebutuhan manajemen termal yang lebih besar. Beberapa contoh komponen yang termasuk dalam kategori ini antara lain power amplifier, regulator daya, IC daya, dan catu daya.
• Kepadatan komponen: PCB mungkin juga memerlukan heat sink untuk manajemen termal jika memiliki kepadatan komponen yang tinggi, karena dapat menghasilkan produksi panas yang lebih besar daripada PCB rata-rata.

Industri tertentu juga cenderung menggunakan heat sink lebih sering daripada yang lain. Misalnya, aplikasi militer akan cenderung menggunakan heat sink dalam desain PCB untuk membantu memastikan fungsionalitas jangka panjang.

Keuntungan dari Heat Sink

Bagian-bagian ini memiliki berbagai manfaat, termasuk:

• Manajemen termal: Keuntungan utama dari heat sink adalah kemampuannya untuk meningkatkan manajemen termal dalam desain PCB. Bagian ini sangat baik dalam memecahkan berbagai masalah pembuangan panas dan pendinginan.
• Umur Panjang: Heat sink PCB tahan lama, tidak perlu diganti setelah penggunaan jangka panjang. Selain itu, penggunaannya dapat membantu meningkatkan umur panjang PCB melalui manajemen termal yang tepat.
• Biaya rendah: Kebanyakan heat sink berbiaya rendah, memberikan solusi ekonomis untuk manajemen termal dalam desain PCB.
• Berat badan rendah: Banyak heat sink terbuat dari tembaga atau aluminium, yang memberikan ketahanan termal yang sangat baik tanpa menambah bobot yang signifikan pada papan.

Tantangan dari Heat Sink

Sementara heat sink menawarkan banyak manfaat untuk manajemen termal PCB, ada tantangan signifikan yang mereka hadapi dalam desain PCB. Beberapa tantangan paling menonjol yang disajikan dengan heat sink pada PCB meliputi:

• Kesulitan pemasangan mekanis: Heat sink PCB memiliki attachment mekanis, seperti push pin dan z-clip, yang memerlukan pengeboran jangkar ke papan, meninggalkan kerusakan jika desain perlu diganti di kemudian hari.
• Kesulitan pemasangan non-mekanis: Lampiran non-mekanis perekat atau epoksi menghadirkan risiko tinggi kerusakan perangkat selama pelepasan karena tekanan mekanis. Selain itu, penerapan attachment non-mekanis sulit dilakukan karena sifat aliran rendah dari perekat termal dan epoksi — attachment ini harus sempurna dan bebas dari kantong udara untuk mencapai manajemen termal yang optimal, tetapi mencapainya memerlukan tekanan yang dapat merusak papan.
• Persyaratan pelepasan: Masalah kompleks lainnya untuk heat sink PCB adalah fakta bahwa heat sink harus dilepas. Jika seseorang perlu memperbaiki papan, mereka harus dapat melepas unit pendingin tanpa merusak papan. Itu sangat sulit untuk lampiran yang menggunakan perekat.

Tips Memilih Heat Sink Attachment yang Tepat

Menambahkan heat sink ke PCB akan berdampak pada desain, terutama kemampuan desain untuk dikerjakan ulang tanpa kerusakan. Saat mencari attachment heat sink yang tepat untuk PCB, pertimbangkan beberapa faktor:

• Persyaratan termal: Sebelum mempertimbangkan heat sink, Anda perlu mengetahui profil desain termal (TDP) komponen PCB dan suhu operasi optimalnya. Informasi ini akan menunjukkan konsumsi daya komponen dan berapa banyak manajemen termal yang diperlukan untuk membuatnya tetap beroperasi.
• Persyaratan ruang:Tentukan berapa banyak ruang yang tersedia untuk heat sink dalam desain. Bagian ini tersedia dalam berbagai ukuran dan desain, jadi penting untuk mengetahui ketersediaan ruang untuk heat sink dalam desain PCB.
• Desain unit pendingin: Setelah Anda mengetahui batasan dan persyaratan desain PCB, Anda harus memikirkan berbagai desain heat sink. Variabel ini mencakup sifat material dan fitur dimensi, seperti ukuran heat sink, jumlah sirip di atasnya, dan jarak antar sirip.
• Teknik pemasangan: Terakhir, pertimbangkan bagaimana heat sink perlu dipasang ke PCB. Tergantung pada heat sink spesifik dan persyaratan desain, Anda dapat memilih teknik pemasangan mekanis atau non-mekanis. Apa pun itu, pertimbangkan baik-baik kelemahan unik dari setiap teknik pemasangan.

Hubungi Sirkuit Milenium Sekarang

Sebagai alat transfer termal pasif yang sangat efektif dan murah, heat sink dapat melayani banyak tujuan untuk desain PCB. Jika Anda ingin menerapkan desain menggunakan heat sink, Millennium Circuits Limited dapat membantu.

Millennium Circuits Limited memasok para insinyur dengan PCB berkualitas tinggi. Apa pun industri Anda, pilihan teknologi PCB kami memastikan Anda memiliki PCB yang andal dan fungsional di inti perangkat Anda. Hubungi MCL hari ini untuk mempelajari lebih lanjut tentang produk dan kemampuan kami.