Nguyên tắc cốt lõi của thiết kế nhiệt cho Bảng mạch in (PCB) nằm ở việc quản lý hiệu quả nhiệt lượng do các linh kiện điện tử tạo ra trong quá trình hoạt động. Điều này liên quan đến việc dẫn nhiệt hiệu quả khỏi các nguồn nhiệt-chẳng hạn như chip và thiết bị điện-và tản nhiệt ra môi trường xung quanh, từ đó duy trì nhiệt độ vận hành của bộ phận trong phạm vi an toàn và đáng tin cậy để đảm bảo hiệu suất mạch và độ ổn định lâu dài-.
Dẫn nhiệt: Đây là cơ chế chính để tản nhiệt trong PCB. Nhiệt được truyền từ-các thành phần nhiệt độ cao (nguồn nhiệt) đến vùng mát hơn thông qua vật liệu rắn (hàn, lá đồng, vật liệu nền và vật liệu giao diện nhiệt).
Critical Path: Chip/Device -> Pad/Pin -> PCB Copper Layer -> Internal Copper Layer (via thermal vias) -> Heat Dissipation Copper Layer/Thermal Pad ->Tản nhiệt/Không khí xung quanh.
Mục tiêu tối ưu hóa: Để giảm thiểu lực cản nhiệt dọc theo đường dẫn này. Điện trở nhiệt càng thấp thì quá trình truyền nhiệt càng hiệu quả.
Đối lưu nhiệt: Nhiệt được truyền từ bề mặt PCB-đặc biệt từ các khu vực đồng lớn hoặc bề mặt tản nhiệt-vào không khí chuyển động xung quanh.
Đối lưu tự nhiên: Dựa vào chu trình tự nhiên của không khí nóng lên và bốc lên. Các cân nhắc về thiết kế phải bao gồm hướng của các bề mặt-tản nhiệt (vị trí thẳng đứng thường tốt hơn so với chiều ngang) và không gian có sẵn (để đảm bảo đủ luồng không khí).
Đối lưu cưỡng bức: Sử dụng quạt để chủ động điều khiển luồng không khí, tăng cường đáng kể hiệu quả tản nhiệt. Các cân nhắc về thiết kế bao gồm các kênh luồng không khí (để dẫn không khí đi qua các khu vực tạo ra nhiệt{1}}quan trọng) và tốc độ không khí.
Bức xạ nhiệt: Tất cả các vật thể có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối đều tỏa nhiệt dưới dạng sóng điện từ. Mặc dù cơ chế này rõ ràng hơn trong môi trường-nhiệt độ cao hoặc chân không, nhưng sự đóng góp của nó vào việc tản nhiệt trong các ứng dụng PCB thông thường là tương đối nhỏ. Nó có thể được tăng cường bằng cách tăng độ phát xạ bề mặt (ví dụ: bằng cách sử dụng tản nhiệt màu đen).
