1. Quelle est la conductivité thermique effective d'un PCB ?
La "conductivité thermique effective" représente la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Lorsque nous parlons de la conductivité thermique effective d'un PCB, nous parlons de la capacité du PCB à transférer la chaleur générée par l'appareil vers la zone environnante. La conductivité thermique effective est exprimée en Keff et se mesure en W/mK.
Dans la conception de PCB, la conductivité thermique effective est un paramètre important utilisé dans la modélisation et l'analyse thermiques pour aider les ingénieurs à prédire la conductivité thermique d'un PCB plein de dispositifs sur la base d'hypothèses et de modèles spécifiques. Alors que la taille des modules électroniques continue de diminuer, les concepteurs doivent prêter attention à la conductivité thermique effective. 2.
2. Facteurs affectant la conductivité thermique effective d'un PCB
Un PCB contient des matériaux conducteurs, des isolants et des dispositifs montés, et chaque matériau utilisé dans un PCB a une conductivité thermique différente. Les différentes conductivités thermiques sont prises en compte lors de la détermination de la conductivité thermique effective d'un PCB.
Diverses études ont été menées dans l'industrie pour analyser la conductivité thermique des PCB. Différentes études ont utilisé différents types de modèles et d'hypothèses. Pour le concepteur, la conductivité thermique effective d'un PCB dépend de plusieurs facteurs.
Taille de l'appareil
À mesure que les appareils deviennent plus petits, la capacité à dissiper la chaleur diminue naturellement. Par exemple, un MOSFET dans un boîtier SOT-23 aura une zone d'espacement thermiquement conductrice plus petite qu'un MOSFET dans un boîtier TO-220. Par conséquent, la taille de l'appareil monté sur le PCB affectera sa capacité à dissiper la chaleur.
Traversées thermiques
Les vias thermiques sont des trous placés intentionnellement pour dissiper la chaleur de l'appareil. Cela revient à donner à la vapeur chaude plus de chances de s'échapper de la bouillie plutôt que de la piéger dans un récipient. Par conséquent, plus il y a de vias thermiques dans une zone, plus la conductivité thermique effective du PCB est élevée.
La densité des vias thermiques affecte la conductivité thermique effective d'un PCB.
Couches internes
La présence d'une couche de cuivre interne modifie également la vitesse et la direction de la dissipation de la chaleur. La conductivité thermique du cuivre est de 355 W/mK par rapport à 00,25 mK pour FR-4. S'il y a plusieurs couches internes de cuivre, la conductivité thermique effective du PCB diminue. Bien sûr, les vias thermiques aident à transférer plus efficacement la chaleur vers les couches internes.
Géométrie d'alignement
Si l'alignement du cuivre est continu d'un bout à l'autre, la conductivité thermique effective du PCB sera élevée. Cependant, si l'alignement est interrompu, la conductivité thermique effective peut chuter, ce qui se produit dans les vrais PCB. 3.
3. La conductivité thermique effective est-elle utile pour une modélisation thermique précise des PCB ?
La conductivité thermique effective est facile à calculer et est donc le choix préféré pour l'analyse. Ce paramètre est généralement basé sur un modèle de PCB homogène. Cependant, les PCB sont rarement homogènes, en particulier les PCB multicouches, où la disposition des dispositifs, les alignements, les surfaces de cuivre, les vias et les pastilles peuvent être différents sur chaque couche.
Par conséquent, la dérivation de la conductivité thermique effective à partir de modèles conventionnels est sujette à des erreurs. Afin d'estimer plus précisément la conductivité thermique effective, chaque couche du PCB doit être analysée en profondeur. La surface est ensuite analysée pixel par pixel pour une meilleure prédiction.
La précision de la conductivité thermique effective d'un PCB dépend de la modélisation et, quelle que soit la technique utilisée, la précision de la modélisation dépend de l'outil logiciel utilisé.
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