[SergeyTD 0]

Интересно услышать советы кто как справляется с проблемой отвода тепла в малогабаритных устройствах.

 

Ситуация такая: устройство размерами примерно 150х80х20. Достаточно тепловыделяющее. Корпус - полностью закрытый, без отверстий. Эксплуатация внутри помещения. Все компоненты - на одной плате, монтаж двухсторонний. Основные тепловыделяющие элементы: чипы в пластиковых BGA-корпусах (PBGA) и пара стабилизаторов питания.

 

Понятно, что в таком малом объёме тепло надо сбрасывать напрямую на корпус.

Первое, что приходит в голову - делать фрезировкой цельный алюминиевый корпус с плоской крышкой. И во внутреннем рельефе корпуса над этими компонентами оставить выступающие плоские площадки по высоте и форме компонента. Чтобы, когда плата прижмется к корпусу винтами, эти чипы прижимались к выступам на корпусе через эластичную теплопроводящую прокладку (кстати, какой тип прокладок лучше использовать?).

 

Недостатки такого конструктива: необходимость где-то заказывать корпус, а не использовать готовый, дороговизна и необходимость достаточно жесткого соблюдения размеров. Может быть что-то еще...

А если брать готовый корпус, то перегрев внутри будет слишком большой.

 

Кто что посоветует в такой ситуации? Как с перегревом бороться?

[Nixon 4]

Посмотрите один из вариантов отвода тепла здесь

http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=5469&hl=#

[SergeyTD 0]

Спасибо за совет, но этот вариант с приклейкой платы на шасси не подходит. Потому что монтаж у нас двухсторонний, к тому же плата 8-слойная, может даже придется делать 10-слойную. :(

 

А на прежней работе делали мы приборы с таким отводом тепла на шасси. Но там были платы простые, максимум двухслойные. Был один прибор, система питания одного самолетного блока, который конструктивно выполнялся в виде крышки этого блока. И вот там на алюминиевую пластину размером примерно с лист формата А4, служащую этой самой крышкой, с внутренней стороны приклеивалась плата. Был еще второй этаж, но все силовые компоненты располагались на первом. И все компоненты приклеивались клеем ВК4 (эпоксидная композиция).

Результаты были весьма хорошие, учитывая то, что по ТЗ окружающая температура была от -55 до +55 градусов С. Клеили мы термопары, пихали блок в термокамеру, нагревали и замеряли тепловые режимы. Сначала мы как обычно ложили блок плашмя на простую деревяшку, чтобы изолировать от стенок термокамеры. Результаты оказались не все в норме. Т.к. не было отвода тепла от крышки в воздух. Потом сделали специальный кронштейн, приподняли прибор, и все стало нормально

В другом приборе тоже были очень жесткие условия по допустимому перегреву, но там я просто вывел толко самые греющиеся компоненты на шасси (силовые диоды, IGBT-модули)

 

А второй вариант по ссылке, где PCB technology (кстати, у них мы как раз и будем заказывать платы :)) предлагают делать теплоотводящие слои металлизации (plane), интересный, но тоже не подходит. Так как, как я уже говорил, тепло отводить надо от BGA-компонентов. А под этими компонентами конфигурация слоев и разводки весьма не простая, и для каждого чипа свои рекомендации по конфигурации слоев plane и т.д.

[=AK= 17]

Есть целая индустрия теплопроводных прокладок, в том числе объемных. Последние выглядит как небольшие пластиковые подушки, наполненные теплопроводным гелем. Кроме того, есть множество прокладок разной толщины (до нескольких мм) из силиконовой резины. Посмотрите, например, http://www.dowcorning.com/content/etronics...ilm/default.asp, Есть и другие производители, навскидку назову Berquist, который есть в Фарнелле http://export.farnell.com/jsp/endecaSearch...1&Ntk=gensearch

[nss__ 0]

Унас аналогичную проблему решили, когда при проектировании ПП все BGA компаненты установили на одной стороне платы. На туже сторону удалось поствит часть компанентов которые были меньше по высоте. При этом фрезеровалась только одна стенка корпуса и без всяких рельфных выборок. Плата крепилась винтамии прокладкой из термопасы плюс из PTFE было вырублено изоляционное покрытие с вырезами под корпуса. Фрезеровка корпуса обходилась достаточно дешево.

[DSIoffe 5]

А я слышал про теплопроводный специальный гель, который накачивается между платой и стенкой корпуса. Кто-нибудь знает подробности? Ссылку на производителя, где продают?

[=AK= 17]

Например

http://www.bergquistcompany.com/tm_gap_pad....cfm?oid=104273

[GeorgyBey 0]

Интересно услышать советы кто как справляется с проблемой отвода тепла в малогабаритных устройствах.

... Может быть что-то еще...

А если брать готовый корпус, то перегрев внутри будет слишком большой.

 

Кто что посоветует в такой ситуации? Как с перегревом бороться?

 

Использовать 2х-компонентный силикон (основа + отвердитель) http://www.ukrsil.narod.ru/. Прекрасно затекает во все щели, держит +300 С, изолятор, теплопроводность приличная. А если при замесе добавлять минеральный порошок - будет еще выше.

Налил смесь в стандартный корпус, "утопил" плату, долил сверху "с горкой", закрыл крышку, выдавив лишнее - через сутки практически моноблок.

Если элементы предварительно зашпаклевать растворимой замазкой, что бы силикон не создавал замкнутых "якорей"-колец вокруг выводов и т.п., то вся конструкция будет разборной (силикон разрезать бритвой в плоскости платы, плату промыть от шпаклевки). :cheers:

[Zeroom 0]

А можно сделать плоскую пружину, например из латунной пластины, и закрепить ее в корпусе или на крышке над охлаждаемым компонентом. При правильном изготовлении будет вам и хороший контакт между пружиной и микросхемой, и компенсация отклонения размеров :)

[SergeyTD 0]

Всем спасибо за советы :a14:

 

=AK=, благодарю за ссылку. Только вот два вопроса: какую шероховатость надо иметь на стороне теплоотвода и насколько, ориентировочно, ухудшается отвод тепла, если толщину прокладки увеличить, скажем, с 1 мм до 2 мм?

 

nss, так я и сделал. Уже готовый корпус на столе лежит. Но у нас высота BGA-чипов разная, поэтому термопаста отпадает, только прокладки.

Да, и в следующем варианте планируем кроме основных выступов для крепления платы по периметру корпуса сделать пару дополнительных выступов под местом установки стабилизаторов питания. Чтобы через эти выступы тепло с платы в том месте сбрасывать на корпус нашего девайса.

 

GeorgyBey, этот вариант - крайний. Когда ничего уже не поможет. И для жестких условий эксплуатации. Хотя наш приборчик может монтироваться в аппаратный шкаф, а внутри шкафа температура будет еще не известно какая. Во всяком случае, не меньше сорока. Но всё-равно, в нашем случае, когда очень много микросхем, плюс разъемы, плюс еще факторы, - получится совершенно неразборный моноблок. На это идти нет никакого желания и возможности :)

Кстати, как у этого геля согласован коэфф. температурного расширения с платой (fr-4) и корпусом (Al)? Проблем не возникает? И в каком диапазоне температур?

 

Zeroom, это получается неоправданное усложнение и удорожанеи конструкции. Хотя в некоторых случаях и выход из ситуации

[ywg 0]

на Экспоэлектронике мне на глаза попалась фирма, торгующая со склада продукцией Dow Corning. Можно у них брать и прокладки и теплопроводящий заливочный гель. Если позволяют параметры ЭМС, то очень хорошо работает крышка с ребрами изнутри для контакта с гелем.

[Гаврила 0]

Только вот два вопроса: какую шероховатость надо иметь на стороне теплоотвода и насколько, ориентировочно, ухудшается отвод тепла, если толщину прокладки увеличить, скажем, с 1 мм до 2 мм?

 

Если толщину прокладки увеличить в два раза, то отвод тепла тоже ухудшится в два раза.

 

Так как прокладки мягкие, шероховатость в отрицательную сторону на теплоотвод влиять не должна, даже наоборот: за счет увеличения площади, можно чуть чуть уменьшить температуру. Но в общем значительного влияния скорее всего не будет.

[SergeyTD 0]

ywg, а не подскажете что за фирма?

 

Гаврила, получается что тепловое сопротивление вот так вот прямо зависит от толщины? То есть если в 3 раза увеличить толщину, то и сопротивление увеличится в 3 раза? Я просто забыл уже как все это математически описывается :unsure:

[Гаврила 0]

Да, для плоской стенки сопротивление пропорционально толщине

R=D/(lambda*S)

D - толщина, lambda - тeплопроводность, S - площадь

[ywg 0]

ywg, а не подскажете что за фирма?

Самое простое: http://www.dowcorning.ru