방열판 PCB

방열판 PCB

PCB 설계는 잠재적인 문제의 범위에 세심한 주의가 필요한 복잡한 프로세스입니다. 설계자는 물리적 제약에서 구성 요소 간의 전기적 상호 작용, 신호 손실에 이르기까지 최적의 기능을 보장하기 위해 보드의 모든 기능을 분석해야 합니다. 이러한 기능 중 하나는 PCB의 수명과 기능을 보장하는 데 필수적인 열 관리입니다.

적절한 냉각 방법 선택을 포함하여 최적의 열 관리를 달성하고 PCB에서 과도한 열을 제거하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 이러한 방법 중 하나는 방열판을 부착하는 것입니다. 이 기사에서는 방열판이 무엇인지, 방열판의 고유한 장점과 과제, PCB용 방열판을 선택하는 방법에 대해 설명합니다.

PCB의 방열판이란 무엇입니까?

방열판은 열전도성 금속으로 구성된 표면적이 넓은 부품입니다. 이 방열판은 일반적으로 전력 트랜지스터 및 스위칭 장치를 포함한 인쇄 회로 기판 구성 요소에 부착됩니다. 이 부분의 목적은 열을 흡수하고 발산하는 것입니다.

PCB 방열판은 전도 원리를 통해 작동합니다. 이 원리에서 열은 높은 열 저항 영역에서 낮은 열 저항 영역으로, 열이 높은 영역에서 낮은 열 영역으로 열이 전달됩니다. 방열판은 열전도율이 뛰어나고 열저항이 낮은 알루미늄이나 구리로 만들어지기 때문에 열이 자연스럽게 PCB 부품에서 방열판으로 이동합니다.

프로세스는 다음과 같이 작동합니다.

• PCB 부품은 열을 발생시키며 전도의 원리를 통해 부품에서 방열판으로 자연스럽게 이동합니다.
• 거기서 방열판의 넓은 표면적에 걸쳐 열이 발산됩니다.
• 열은 방열판의 표면적을 가로질러 주변 영역으로 전달됩니다. 많은 방열판에는 표면적을 최대화하고 방열판에서 주변 공기로 열을 전달하는 데 도움이 되는 핀(PCB 표면에 수직으로 튀어나온 직사각형 핀 모양)이 있습니다.

방열판 애플리케이션

방열판은 많은 양의 전력을 처리하는 PCB 애플리케이션에 필수적이기 때문에 평균 PCB보다 더 많은 열을 발생시킬 수 있습니다. 설계자는 PCB 프로토타입이 핫스팟과 고온 영역이 있는 열 프로파일을 보여 주는 것을 발견하면 방열판을 사용하기로 선택할 것입니다. 그러나 PCB 설계에 방열판의 필요성은 다음을 포함하여 PCB에 있는 구성요소 유형에 따라 설계 프로세스 초기에 결정할 수 있습니다.

• 프로세서: CPU, GPU 및 MPU와 같은 프로세서를 포함하는 PCB에는 종종 열 관리를 지원하고 오류 없는 수명을 유지하는 데 도움이 되는 방열판이 필요합니다.
• 전원 구성요소: 전력 구성 요소가 있는 PCB는 더 큰 열 관리 요구 사항이 있는 경향이 있습니다. 이 범주에 속하는 구성 요소의 예로는 전력 증폭기, 전력 조정기, 전력 IC 및 전원 공급 장치가 있습니다.
• 구성요소 밀도: PCB에 높은 구성요소 밀도가 있는 경우 열 관리를 위한 방열판이 필요할 수도 있습니다. 이는 평균 PCB보다 더 많은 열을 생성할 수 있기 때문입니다.

특정 산업은 또한 다른 산업보다 방열판을 더 자주 사용하는 경향이 있습니다. 예를 들어, 군용 애플리케이션은 장기적인 기능을 보장하기 위해 PCB 설계에 방열판을 사용하는 경향이 있습니다.

방열판의 장점

이러한 부품에는 다음과 같은 다양한 이점이 있습니다.

• 열 관리: 방열판의 주요 이점은 PCB 설계에서 열 관리를 개선할 수 있다는 것입니다. 이러한 부품은 수많은 방열 및 냉각 문제를 해결하는 데 탁월합니다.
• 수명: PCB 방열판은 오래 지속되며 장기간 사용 후에도 교체가 필요하지 않습니다. 또한 적절한 열 관리를 통해 PCB의 수명을 연장하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 저비용: 대부분의 방열판은 PCB 설계의 열 관리에 대한 경제적인 솔루션을 제공하는 저가입니다.
• 낮은 무게: 많은 방열판은 구리 또는 알루미늄으로 만들어지며 보드에 상당한 무게를 추가하지 않으면서 우수한 열 저항을 제공합니다.

방열판의 과제

방열판은 PCB 열 관리에 여러 이점을 제공하지만 PCB 설계에는 상당한 문제가 있습니다. PCB의 방열판과 관련된 가장 두드러진 문제는 다음과 같습니다.

• 기계적 부착 문제: PCB 방열판에는 푸시 핀 및 Z-클립과 같은 기계적 부착물이 있어 앵커를 보드에 뚫어야 하므로 나중에 설계를 변경해야 할 경우 손상이 남습니다.
• 비기계적 부착 어려움: 접착제 또는 에폭시 비기계적 부착물은 제거하는 동안 기계적 스트레스로 인해 장치가 손상될 위험이 높습니다. 또한 열 접착제 및 에폭시의 낮은 흐름 특성으로 인해 비기계적 부착물을 적용하는 것은 어렵습니다. 이러한 부착물은 최적의 열 관리를 달성하기 위해 완벽하고 공기 주머니가 없어야 하지만 이를 달성하려면 보드를 부러뜨릴 수 있는 압력이 필요합니다.
• 분리 요건: PCB 방열판의 또 다른 복잡한 문제는 방열판을 제거할 수 있어야 한다는 사실입니다. 누군가가 보드를 수리해야 하는 경우 보드를 손상시키지 않고 방열판을 제거할 수 있어야 합니다. 접착제를 사용한 부착물의 경우 특히 어렵습니다.

적절한 방열판 부착물 선택을 위한 팁

PCB에 방열판을 추가하면 설계, 특히 손상 없이 재작업할 수 있는 설계 능력에 영향을 미칩니다. PCB에 적합한 방열판 부착물을 찾을 때 다음 몇 가지 요소를 고려하십시오.

• 열 요구 사항: 방열판을 고려하기 전에 PCB 구성요소의 열 설계 프로파일(TDP)과 최적 작동 온도를 알아야 합니다. 이 정보는 구성 요소의 전력 소비량과 작동을 유지하기 위해 얼마나 많은 열 관리가 필요한지를 나타냅니다.
• 공간 요구 사항:설계에서 방열판에 사용할 수 있는 공간을 결정합니다. 이러한 부품은 다양한 크기와 디자인으로 제공되므로 PCB 디자인에서 방열판을 위한 공간의 가용성을 아는 것이 중요합니다.
• 방열판 디자인: PCB 설계의 한계와 요구 사항을 알고 나면 다양한 방열판 설계에 대해 생각해야 합니다. 이러한 변수에는 방열판의 크기, 방열판의 핀 수 및 핀 사이의 간격과 같은 재료 속성 및 치수 특성이 포함됩니다.
• 장착 기술: 마지막으로 방열판을 PCB에 부착하는 방법을 고려하십시오. 특정 방열판 및 설계 요구 사항에 따라 기계적 또는 비기계적 부착 기술을 선택할 수 있습니다. 어느 쪽이든, 각 부착 기술의 고유한 단점을 주의 깊게 고려하십시오.

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매우 효과적이고 저렴한 수동 열전달 도구인 방열판은 PCB 설계에 다양한 용도로 사용될 수 있습니다. 방열판을 사용하여 설계를 구현하려는 경우 Millennium Circuits Limited가 도움이 될 수 있습니다.

Millennium Circuits Limited는 엔지니어에게 고품질 PCB를 제공합니다. 업종에 관계없이 당사의 PCB 기술 선택은 장치의 핵심에 안정적이고 기능적인 PCB를 보장합니다. 제품 및 기능에 대해 자세히 알아보려면 지금 MCL에 문의하십시오.