1. ¿Cuál es la conductividad térmica efectiva de una PCB?
La "conductividad térmica efectiva" representa la capacidad de un material para conducir el calor. Cuando hablamos de la conductividad térmica efectiva de una PCB, estamos hablando de la capacidad de la PCB para transferir el calor generado por el dispositivo al área circundante. La conductividad térmica efectiva se expresa en Keff y se mide en W/mK.
En el diseño de PCB, la conductividad térmica efectiva es un parámetro importante que se utiliza en el modelado y análisis térmico para ayudar a los ingenieros a predecir la conductividad térmica de una PCB llena de dispositivos en función de supuestos y modelos específicos. A medida que el tamaño de los módulos electrónicos continúa reduciéndose, los diseñadores deben prestar atención a la conductividad térmica efectiva. 2.
2. Factores que afectan la conductividad térmica efectiva de un PCB
Una placa de circuito impreso contiene materiales conductores, aislantes y dispositivos montados, y cada material utilizado en una placa de circuito impreso tiene una conductividad térmica diferente. Las diferentes conductividades térmicas se tienen en cuenta al derivar la conductividad térmica efectiva de una PCB.
En la industria se han llevado a cabo diversos estudios para analizar la conductividad térmica de los PCB. Diferentes estudios han utilizado diferentes tipos de modelos y supuestos. Para el diseñador, la conductividad térmica efectiva de una PCB depende de varios factores.
Tamaño del dispositivo
A medida que los dispositivos se vuelven más pequeños, la capacidad de disipar el calor de forma natural disminuye. Por ejemplo, un MOSFET en un paquete SOT-23 tendrá un área espaciadora termoconductora más pequeña que un MOSFET en un paquete TO-220. Por lo tanto, el tamaño del dispositivo montado en la PCB afectará su capacidad para disipar el calor.
Vías térmicas
Las vías térmicas son orificios que se colocan intencionalmente para disipar el calor del dispositivo. Esto es similar a dar al vapor caliente más oportunidad de escapar de la papilla en lugar de atraparlo en un recipiente. Por lo tanto, cuantas más vías térmicas haya en un área, mayor será la conductividad térmica efectiva de la PCB.
La densidad de las vías térmicas afecta la conductividad térmica efectiva de una PCB.
Capas internas
La presencia de una capa interna de cobre también cambia la velocidad y dirección de la disipación de calor. La conductividad térmica del cobre es de 355 W/mK en comparación con 0.25 mK para FR-4. Si hay varias capas internas de cobre, la conductividad térmica efectiva de la PCB disminuye. Por supuesto, las vías térmicas ayudan a transferir el calor a las capas internas de manera más eficiente.
Geometría de alineación
Si la alineación del cobre es continua de extremo a extremo, la conductividad térmica efectiva de la PCB será alta. Sin embargo, si se interrumpe la alineación, la conductividad térmica efectiva puede caer, lo que sucede en las PCB reales. 3.
3. ¿La conductividad térmica efectiva es útil para el modelado térmico preciso de PCB?
La conductividad térmica efectiva es fácil de calcular y, por lo tanto, es la opción preferida para el análisis. Este parámetro generalmente se basa en un modelo de PCB homogéneo. Sin embargo, los PCB rara vez son homogéneos, especialmente los PCB multicapa, en los que la disposición de los dispositivos, las alineaciones, las superficies de cobre, las vías y las almohadillas pueden ser diferentes en cada capa.
Por lo tanto, la derivación de la conductividad térmica efectiva a partir de modelos convencionales está sujeta a errores. Para estimar la conductividad térmica efectiva con mayor precisión, cada capa de la PCB debe analizarse en profundidad. Luego, la superficie se analiza en píxeles para una mejor predicción.
La precisión de la conductividad térmica efectiva de una PCB depende del modelado e, independientemente de la técnica utilizada, la precisión del modelado depende de la herramienta de software utilizada.
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