2025-07-04
แหล่งภาพ: อินเตอร์เน็ต
เนื้อหา
ข้อสําคัญ
1ในการใช้งานพลังงานสูง เช่น ออโต้, LED และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม การจัดการความร้อนของ PCB ที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสําคัญในการรับประกันความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบและขยายอายุการใช้งานของสินค้า
2.การรวมเทคนิค เช่น การใช้วัสดุที่มีความสามารถในการนําไฟฟ้าสูง การปรับปรุงการวางแผน PCBและการนํามาใช้วิธีการทําความเย็นแบบมีกิจกรรมและมีอัตราต่อเนื่อง สามารถปรับปรุงการระบายความร้อนได้อย่างสําคัญ.
3การจัดการทางความร้อนไม่เพียงแต่ป้องกันการอุ่นเกิน แต่ยังช่วยเพิ่มผลงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ความสําคัญของการจัดการความร้อนของ PCB
ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย ส่วนประกอบที่ใช้พลังงานมากยิ่งเล็กขึ้น และมีความหนาแน่นมากขึ้น เช่น ในระบบรถยนต์หมุนเวียนในรถไฟฟ้า (EV) และระบบช่วยผู้ขับขี่ที่พัฒนา (ADAS)ในไฟ LED ไฟ LED ความสว่างสูงจําเป็นต้องระบายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อรักษาประสิทธิภาพการส่องแสงของพวกมัน อุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีการทํางานต่อเนื่องและความต้องการพลังงานสูงยังต้องเผชิญกับปัญหาทางความร้อนที่สําคัญ.
ความร้อนที่มากเกินไป อาจทําให้ส่วนประกอบเสื่อมสลาย ระยะอายุการใช้งานลดลง และแม้กระทั่งระบบล้มเหลวการจัดการความร้อนของ PCB ที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจําเป็นในการรักษาองค์ประกอบภายในช่วงอุณหภูมิการทํางานที่ดีที่สุด.
7 เทคนิคการจัดการความร้อน PCB หลัก
1วัสดุ PCB ที่สามารถนําไฟได้สูง
|
ประเภทวัสดุ
|
ความสามารถในการนําความร้อน (W/m·K)
|
การใช้งานที่เหมาะสม
|
|
PCB ที่มีพื้นฐานจากอะลูมิเนียม
|
1 - 3
|
ไฟ LED ไฟภายในรถยนต์
|
|
พีซีบีที่มีฐานทองแดง
|
> 180
|
โมดูลพลังงานรถยนต์พลังงานสูง แหล่งพลังงานอุตสาหกรรม
|
|
PCB ที่มีพื้นฐานจากเซรามิก (เช่น AlN)
|
170 - 200
|
การประยุกต์ใช้ในรถยนต์อุณหภูมิสูง เช่น อิเล็กทรอนิกส์ส่วนเครื่องยนต์ อินเวอร์เตอร์อุตสาหกรรมพลังงานสูง
|
PCB ที่ใช้อาลูมิเนียมมีประหยัดและใช้ในแสง LED เป็นอย่างมาก เนื่องจากความสามารถในการระบายความร้อนจาก LED PCB ที่ใช้ทองแดงเหมาะสําหรับการใช้งานที่ต้องการการถ่ายทอดความร้อนจํานวนมากอย่างรวดเร็วPCB ที่ใช้เซรามิก มีคุณสมบัติทางอุณหภูมิและทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทําให้มันเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
2ช่องทางความร้อน
ช่องทางความร้อนเป็นรูเล็กๆ ใน PCB ที่เต็มไปด้วยวัสดุที่นําไฟได้สูง โดยปกติเป็นทองแดงการถ่ายทอดความร้อนจากองค์ประกอบที่ร้อนบนพื้นผิวไปยังชั้นภายในหรือระบายความร้อนโดยการสร้างเส้นทางทางความร้อนแบบตั้งทางล่าง ทางทางความร้อนสามารถลดความต้านทานทางความร้อนได้อย่างสําคัญ โดยการวางเส้นทางทางความร้อนความหนาแน่นสูงเช่น MOSFET ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รถยนต์ หรือ LED ความสว่างสูงสามารถดึงความร้อนออกไปจากแหล่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3หม้อระบายความร้อน
เครื่องลดความร้อน เป็นโครงสร้างที่นําความร้อน โดยทั่วไปทําจากอะลูมิเนียมหรือทองแดง ที่ติดกับส่วนประกอบที่มีพลังงานสูงทําให้ความร้อนสามารถถ่ายทอดไปยังอากาศรอบตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นใน ECU ของรถยนต์ (หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์) และแผ่นควบคุมอุตสาหกรรม หน่วยระบายความร้อนถูกใช้โดยทั่วไปเพื่อเย็นโปรเซสเซอร์และทรานซิสเตอร์พลังงานรวมถึงจํานวนปีก, ความสูงปีก, และระยะห่างปีก, สามารถปรับปรุงให้เหมาะสมกับการใช้งานที่แตกต่างกันเพื่อให้การถ่ายทอดความร้อนสูงสุด
4วัสดุอินเตอร์เฟียสทางความร้อน (TIMs)
TIMs เช่น แพสต์ความร้อน แพดความร้อน และวัสดุที่เปลี่ยนระยะ ใช้เพื่อเติมช่องว่างระหว่างส่วนประกอบและเครื่องเก็บความร้อน หรือ PCBsพวกเขาปรับปรุงการสัมผัสทางความร้อนโดยการลดความต้านทานทางความร้อนที่อินเตอร์เฟซในโมดูล LED แพดความร้อนมักจะใช้ในการถ่ายทอดความร้อนจาก LED ไปยังสับสราตอลูมิเนียมการใช้พาสต์ความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง ระหว่างพัสดุครึ่งประสาทและเครื่องระบายความร้อน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายทอดความร้อน.
5. การปรับปรุงการวางแผน PCB
การวางส่วนประกอบ: ส่วนประกอบที่มีพลังงานสูง ควรวางใกล้ขอบของ PCB เพื่อการไหลอากาศที่ดีขึ้น หรือใกล้กับเครื่องระบายความร้อนส่วนประกอบที่ใช้พลังงานมาก เช่น IGBTs (Isolated - Gate Bipolar Transistors) ในอินเวอร์เตอร์ EV ถูกวางไว้ในพื้นที่ที่มีอากาศที่ดีองค์ประกอบที่มีความรู้สึกต่อความร้อน ควรเก็บไว้ห่างจากแหล่งที่สร้างความร้อนสูง
แผ่นทองแดงและรอย: การเพิ่มความหนาของแผ่นทองแดงและรอยสามารถเพิ่มความสามารถในการแพร่กระจายความร้อนทองแดงหนาใช้ในการขนกระแสไฟฟ้าสูงและระบายความร้อนนอกจากนี้ การสร้างพื้นที่หลั่งทองแดงขนาดใหญ่รอบส่วนประกอบพลังงานสูง สามารถช่วยกระจายความร้อนได้อย่างเท่าเทียมกันมากขึ้น
6. เครื่องปรับอากาศแบบบังคับ (แฟน)
แฟนสามารถใช้ในการเพิ่มการถ่ายทอดความร้อนแบบกระบวนการในอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีพลังงานสูง และบางแอปพลิเคชั่นในรถยนต์ เช่น คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงในระบบ ADASแฟนติดตั้งเพื่อเป่าอากาศผ่าน PCB, ขนความร้อน ความเร็วและทิศทางของการไหลของอากาศสามารถควบคุมเพื่อปรับปรุงการเย็น เช่นในคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมระดับเซอร์เวอร์พัดลมถูกวางไว้ในสถานที่ยุทธศาสตร์ เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมด, โดยเฉพาะ CPU และ GPU ที่ใช้พลังงานสูง, จะเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
7การเย็นของเหลว
ระบบทําความเย็นด้วยเหลว เช่น จานเย็น ใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการการระบายพลังงานสูงแผ่นเย็นที่เย็นด้วยเหลวใช้ในการเย็นระบบบริหารแบตเตอรี่และอิเล็กทรอนิกส์พลังงานน้ําเหลว, โดยปกติคือผสมของน้ําและ glycol, ดึงดูดความร้อนจากองค์ประกอบและโอนมันไปยังเรเดียเตอร์เพื่อการระบายการทําความเย็นด้วยเหลวสามารถส่งความร้อนได้เร็วขึ้น เมื่อเทียบกับวิธีทําความเย็นด้วยอากาศทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งานที่มีความแรงสูงและมีพื้นที่จํากัด
การใช้จริงและการศึกษากรณี
1.รถยนต์: ในระบบบริหารแบตเตอรี่ของรถไฟฟ้า (BMS) ใช้ผสมผสาน PCB ที่ใช้ทองแดง, ช่องทางความร้อน, และแผ่นเย็นที่เย็นด้วยเหลวพีซีบีที่ใช้ทองแดง ส่งความร้อนจากเซลล์แบตเตอรี่ไปยังแผ่นเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพช่องทางความร้อนเพิ่มการถ่ายทอดความร้อนระหว่างชั้นต่าง ๆ ของ PCB ซึ่งรับประกันการทํางานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของ BMS และขยายอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
2.LED Lighting: ในไฟฟ้าถนน LED ที่มีพลังงานสูง ใช้ PCB ที่ใช้อะลูมิเนียม พร้อมกับเครื่องระบายความร้อนและแผ่นความร้อน แผ่นยางอะลูมิเนียมจะระบายความร้อนจาก LEDเครื่องระบายความร้อนเพิ่มพื้นที่พื้นผิวสําหรับการระบายความร้อนไปยังอากาศ, และแผ่นความร้อนปรับปรุงการสัมผัสทางความร้อนระหว่าง LED และ PCB ซึ่งส่งผลให้มีแสงสว่าง LED ถนนที่ยั่งยืนและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
3อุตสาหกรรม: ในอินเวอร์เตอร์อุตสาหกรรมพลังงานสูง พีซีบีที่ใช้เซรามิค, หนาวระบายความร้อน และการเย็นด้วยอากาศบังคับรวมกันหน่วยระบายความร้อนช่วยระบายความร้อนจากครึ่งประสาทพลังงาน, และระบบการเย็นด้วยอากาศบังคับ ให้ความเย็นอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพระหว่างการทํางานของอินเวอร์เตอร์
ความท้าทายและข้อคิด
1ค่าใช้จ่าย: วัสดุและองค์ประกอบการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น PCB ที่ใช้เซรามิก และระบบเย็นของเหลวที่ทันสมัย อาจแพงผู้ ออกแบบ จําเป็น ต้อง ประสาน ค่า กับ ความ จําเป็น ใน การ ทํา งาน.
2ขอบเขตจํากัด: ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก การหาพื้นที่สําหรับเครื่องระบายความร้อน, แฟน, หรือส่วนประกอบของเครื่องระบายความเย็นของเหลว อาจเป็นความท้าทายการวางแผน PCB ต้องถูกปรับปรุงให้ดี เพื่อให้ใช้พื้นที่ที่ว่างได้มากที่สุด.
3ความซื่อสัตย์: ส่วนประกอบและระบบเพิ่มเติมที่ใช้ในการจัดการความร้อน เช่น แฟน ต้องมีความซื่อสัตย์ ความบกพร่องในระบบการเย็นอาจส่งผลให้เกิดความร้อนเกินและความเสียหายของส่วนประกอบ
คําแนะนําสําหรับการจัดการความร้อนของ PCB อย่างมีประสิทธิภาพ
1การจําลองความร้อน: ใช้โปรแกรมจําลองความร้อน เช่น ANSYS Icepak หรือ FloTHERM ในช่วงการออกแบบ เพื่อคาดการณ์การกระจายความร้อนและปรับปรุงการออกแบบการจัดการความร้อน
2การเลือกส่วนประกอบ: เลือกส่วนประกอบที่มีการใช้พลังงานต่ํากว่าและคุณสมบัติความร้อนที่ดีกว่าเมื่อเป็นไปได้
3การบํารุงรักษาเป็นประจํา: ในการใช้งานที่มีแฟนหรือระบบเย็นของเหลว ให้การบํารุงรักษาเป็นประจําเพื่อให้ระบบเย็นทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
FAQs
เทคนิคการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคืออะไร?
ไม่มีคําตอบที่เหมาะสมสําหรับทุกคน เทคนิคที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดขึ้นอยู่กับความต้องการพลังงานของแอปพลิเคชั่น ความจํากัดพื้นที่ และข้อจํากัดค่าใช้จ่าย ในหลายกรณีการผสมผสานเทคนิคเป็นแนวทางที่ดีที่สุด.
ฉันสามารถใช้เส้นทางทางความร้อนใน PCB ที่ยืดหยุ่นได้หรือไม่?
ใช่ แต่ต้องพิจารณาพิเศษ PCB ที่ยืดหยุ่นที่มีช่องทางความร้อนต้องออกแบบอย่างละเอียด เพื่อให้แน่ใจว่าช่องทางสามารถทนต่อการบิดและรักษาความสามารถในการนําความร้อนของพวกเขา
วิธีการเลือกอุปกรณ์ระบายความร้อนที่เหมาะสมสําหรับการใช้งานของฉัน
พิจารณาปัจจัย เช่น การสูญเสียพลังงานของส่วนประกอบ พื้นที่ว่าง สภาพแวดล้อมการทํางาน (เช่น อุณหภูมิ ความชื้น) และผลงานในการเย็นที่ต้องการผู้ผลิตเครื่องระบายความร้อนมักจะให้ใบข้อมูลเพื่อช่วยในการเลือก.
สรุปคือ การจัดการความร้อนของ PCB ที่มีประสิทธิภาพ เป็นวิธีการที่หลากหลายด้าน ซึ่งรวมการเลือกวัสดุ การออกแบบแบบและวิธีการเย็น โดยการนําเทคนิคสําคัญ 7 อย่างนี้มาใช้ผู้ออกแบบสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือและการทํางานของรถยนต์, LED และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม เพื่อให้แน่ใจว่ามันทํางานได้อย่างเรียบร้อย แม้ในสภาพอุณหภูมิสูง
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
