Các thiết bị điện tử khi hoạt động sẽ sinh ra một lượng nhiệt nhất định khiến nhiệt độ bên trong thiết bị tăng lên nhanh chóng, nếu không phân bổ nhiệt kịp thời thì thiết bị sẽ tiếp tục nóng, thiết bị sẽ hỏng do quá nóng, độ tin cậy của hiệu suất thiết bị điện tử sẽ giảm. Do đó, xử lý nhiệt tốt cho bảng mạch là rất quan trọng. Tản nhiệt của bo mạch PCB là một liên kết rất quan trọng, vậy kỹ thuật tản nhiệt của bo mạch PCB là như thế nào, chúng ta sẽ thảo luận sau đây.
Phương pháp-1
Tản nhiệt thông qua chính bảng mạch PCB. Bảng mạch PCB được sử dụng rộng rãi hiện nay là chất nền vải thủy tinh đồng / epoxy hoặc chất nền vải thủy tinh nhựa phenolic, có một số lượng nhỏ chất nền đồng trên giấy được sử dụng. Mặc dù các chất nền này có đặc tính điện và hiệu suất xử lý tuyệt vời, nhưng khả năng tản nhiệt kém, là một thành phần sinh nhiệt cao của con đường tản nhiệt, hầu như không thể dẫn nhiệt bằng nhựa của chính PCB, mà là từ bề mặt của thành phần đến tản nhiệt không khí xung quanh. Tuy nhiên, khi các sản phẩm điện tử đã bước vào thời đại của các linh kiện thu nhỏ, mật độ lắp đặt cao và lắp ráp sinh nhiệt cao, việc dựa vào bề mặt của các linh kiện có diện tích bề mặt rất nhỏ để tản nhiệt là không đủ. Đồng thời, do số lượng lớn các thành phần gắn trên bề mặt như QFP và BGA, nhiệt do các thành phần tạo ra được truyền đến PCB với số lượng lớn. Do đó, giải pháp tốt nhất để tản nhiệt là cải thiện khả năng sinh nhiệt của chính PCB tiếp xúc trực tiếp với các thành phần sinh nhiệt và dẫn nhiệt ra ngoài hoặc phân phối qua PCB.
Khuyến nghị bố trí PCB:
Các thiết bị nhạy cảm với nhiệt được đặt trong khu vực không khí lạnh. Thiết bị phát hiện nhiệt độ được đặt ở những vị trí nóng nhất.
Các thiết bị trên cùng một bảng in nên được sắp xếp càng xa càng tốt theo mức độ sinh nhiệt và tản nhiệt của chúng, với các thiết bị sinh ít nhiệt hoặc khả năng chịu nhiệt kém (như bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, mạch tích hợp quy mô nhỏ, tụ điện , v.v.) được đặt ở luồng trên cùng (ở lối vào) của luồng không khí làm mát và các thiết bị tỏa nhiều nhiệt hoặc có khả năng chịu nhiệt tốt (như bóng bán dẫn công suất, mạch tích hợp quy mô lớn, v.v.) được đặt trong xuôi dòng nhất của luồng không khí làm mát. Theo hướng nằm ngang, các thiết bị công suất cao được bố trí càng gần mép của bảng in càng tốt để rút ngắn đường truyền nhiệt; theo phương thẳng đứng, các thiết bị công suất lớn được bố trí càng gần mặt trên của bảng in càng tốt để giảm tác động của các thiết bị này đến nhiệt độ của các thiết bị khác khi làm việc. Sự tản nhiệt của bảng in trong thiết bị chủ yếu dựa vào luồng không khí, do đó, đường dẫn luồng không khí cần được nghiên cứu trong quá trình thiết kế và các thiết bị hoặc bảng mạch in phải được cấu hình hợp lý. Dòng không khí luôn có xu hướng chảy đến nơi ít lực cản, vì vậy khi cấu hình thiết bị trên bảng mạch in, tránh để khoảng trống lớn ở một khu vực nhất định. Điều tương tự cũng áp dụng cho cấu hình của nhiều bo mạch trong một máy hoàn chỉnh. Các thiết bị nhạy cảm hơn với nhiệt độ tốt nhất nên đặt ở khu vực có nhiệt độ thấp nhất (ví dụ: đáy thiết bị), không bao giờ đặt trực tiếp phía trên thiết bị sinh nhiệt và nhiều thiết bị tốt nhất nên được đặt so le trong mặt phẳng nằm ngang. Đặt các thiết bị có mức tiêu thụ điện năng cao nhất và tỏa nhiệt nhiều nhất gần những vị trí tốt nhất để tản nhiệt. Không đặt các thiết bị sinh nhiệt cao hơn ở các góc và xung quanh các cạnh của bảng in trừ khi có bộ tản nhiệt gần đó. Chọn thiết bị lớn hơn nếu có thể khi thiết kế điện trở công suất và điều chỉnh cách bố trí bo mạch để có đủ không gian tản nhiệt.
Phương pháp-2
Thiết bị tỏa nhiệt cao cộng với tản nhiệt, bo mạch dẫn nhiệt khi có ít thiết bị trong PCB khi lượng tỏa nhiệt lớn (dưới 3) thì có thể gắn thêm tản nhiệt hoặc ống dẫn nhiệt trên thiết bị tỏa nhiệt, khi nhiệt độ vẫn không thể hạ xuống, bạn có thể sử dụng tản nhiệt có quạt để tăng hiệu quả tản nhiệt. Khi có nhiều thiết bị sinh nhiệt hơn (hơn 3) có thể sử dụng tản nhiệt lớn (bảng mạch), là loại tản nhiệt đặc biệt phù hợp với vị trí và chiều cao của các thiết bị sinh nhiệt trên bo mạch PCB hoặc tản nhiệt phẳng lớn chìm với các vị trí chiều cao thành phần khác nhau được nhập vào. Sau đó, tản nhiệt được gắn vào toàn bộ bề mặt thành phần, tiếp xúc với từng thành phần và tản nhiệt. Tuy nhiên, tản nhiệt không hiệu quả lắm do độ đồng nhất kém về chiều cao của các bộ phận khi chúng được hàn lại với nhau. Thông thường, một miếng đệm thay đổi pha nhiệt mềm được thêm vào bề mặt linh kiện để cải thiện khả năng tản nhiệt.
Phương pháp-3
Đối với thiết bị làm mát không khí đối lưu tự do, tốt nhất là sắp xếp các mạch tích hợp (hoặc các thiết bị khác) theo kiểu dọc hoặc theo kiểu dài theo chiều ngang.
