¿Cuál es la mejor forma de conectar un disipador de calor a un componente SMD?

Hay un SoC al que quiero ponerle un disipador de calor. ¿Cuál es la mejor manera de hacer esto para una máxima transferencia de calor y longevidad?

Sé de almohadillas térmicas, adhesivo térmico y pasta térmica, pero cuando se trata de los paquetes de plástico negro estándar, no tengo ni idea de cuál de las opciones sería la mejor.

Los paquetes de plástico negro estándar no están diseñados para aplicaciones con una disipación de energía excesiva, deben estar bien enfriados por la placa de circuito impreso a la que están conectados. Si un IC tiene una disipación de energía que excede el paquete de plástico estándar, el paquete generalmente tiene una barra inferior térmica correspondiente, que debe soldarse, y se debe usar PCB de múltiples capas con capas de cobre internas masivas. Si necesita refrigeración adicional, significa que la placa de circuito impreso está mal diseñada o que está usando algo de overclocking. Lanzar un disipador de calor depende de usted, cualquier método funcionará, dependiendo de la mecánica/vibración
¿Qué paquete de SoC? y arrojar cómo por qué W/'C spec?
@Ale..chenski Esta placa fue diseñada para ser pasiva, pero quiero que disipe mejor el calor, ya que quiero realizar un poco de overclocking.
No se puede hacer un diseño decente sin especificaciones
@TonyEErocketscientist es un Exynos5422. De hecho, planeo hacer esto también en un radioaficionado portátil, pero todavía necesito identificar el punto caliente.
@TonyEErocketscientist de nuevo, esta es una pregunta de enfriamiento pasivo muy genérica, ya que pregunté sobre un disipador de calor en cualquier componente SMD hecho de plástico negro.
El epoxi es un aislante térmico a menos que esté diseñado con almohadillas térmicas.
@Saustin, no debería intentar eliminar el calor a través del plástico negro (epoxi), debería eliminar el calor a través de los cables de cobre. Por lo tanto, el diseño de los cables de cobre tendrá un gran impacto en su capacidad para hacer esto.
Exynos5422 es un procesador octacore serio y probablemente requiera un enfoque serio para el enfriamiento adicional.
BGA, ¿verdad? El enfriamiento Power-FET para paquetes smd pequeños a menudo se realiza a través de la parte inferior de la placa. Quizás considere un disipador de calor para un paquete BGA de cerámica, pero pegado en la parte inferior de su pcb, usando una almohadilla adhesiva de silicona.
Interesante, ¿entonces técnicamente sería mejor colocar el disipador de calor en la parte inferior del chip en el otro lado del tablero, no encima?
@Saustin usted afirma que esto es una "pregunta genérica de enfriamiento pasivo general", pero no entiende el punto de varios comentarios anteriores de que SoC no es un IC genérico. Debe estudiar la hoja de datos para conocer las características térmicas y el diseño de PCB recomendado solo para que funcione en el rango operativo estándar. Luego puede adivinar cuál sería la mejor manera de mejorar la disipación de calor. Lo más probable es que no sea un disipador de calor en la parte superior del chip, sino cobre reforzado en la PCB.
@Maple es un BGA de 676 pines. Necesitaría dos capas adicionales para los difusores de calor superior e inferior dejando todos los rastros enterrados en las capas internas. Y sin espacio para vías térmicas. Y nada que unir a las capas que propagan el calor. El disipador de calor del lado superior es la única opción. Ver fotos en mi respuesta.
@Misunderstood tiene razón, no es tan simple como verter cobre. El disipador de calor inferior tampoco es una opción, ya que el espacio suele estar muy poblado con desacoplamiento. Pero eso solo confirma el punto principal de mi comentario: este no es un IC genérico y requiere investigación para enfriar correctamente. Sin mencionar el estrangulamiento térmico y otros trucos. Donde me equivoqué es en la suposición de que OP está tratando de diseñar una placa para SoC, mientras que la verdadera pregunta es simplemente agregar un disipador de calor a la placa existente.

Respuestas (3)

No sé acerca de la máxima eficiencia, pero hay pequeños disipadores de calor adhesivos que pueden reducir la temperatura de unión de los paquetes BGA y LQFP.

Recibí como 90 de ellos (2 tamaños) de Aliexpress por alrededor de $ 7 US enviados, pero también puedes encontrarlos en los distribuidores. Es muy probable que el adhesivo sea mejor en términos de longevidad y conductividad térmica de los disties, pero $$.

Hay otras opciones, como usar una almohadilla térmica de alta tecnología entre el chip y una carcasa con aletas, pero no hay tanta ventaja en eso para los niveles de energía relativamente bajos y el entorno doméstico/de oficina. Es probable que su SoC quede obsoleto antes de que falle si mantiene una temperatura de unión razonable.

Como han dicho otros, la mayor parte del calor generalmente se conduce a través de una almohadilla térmica (con abundantes vías térmicas en su tablero) a los planos en el tablero. Mantener la placa fresca se puede hacer con un ventilador, o tal vez algo conectado al lado opuesto de la placa (el aislamiento es realmente importante o algo podría dañarse).

Creo que este procesador requiere más que un pequeño palo en el disipador de calor.

El Exynos5422 tiene
Quad-Core de 2,1 GHz (Cortex®-A15) +
Quad-Core de 1,4 GHz (Cortex®-A7) +
Mali™-T628 MP6 GPU +
Video VP8 Codec +
WQXGA


Esta es una imagen de dos placas Exynos5422.
Este es el camino a seguir, uno activo, uno pasivo.

ingrese la descripción de la imagen aquí


Y para aquellos con la idea de enfriar desde la parte inferior,
es por eso que puede ser problemático.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Cualquier cosa térmicamente conductora en la parte superior de un circuito integrado puede disminuir el calentamiento térmico (con algo de grosor, el papel de aluminio probablemente no funcionará).

En el pasado, he pegado piezas de aluminio para crear prototipos con un poco de compuesto térmico, incluso un trozo de aluminio de 1 cm ^ 2 sin aletas puede disminuir la temperatura de un SOIC en 20-30 C (y evitar que se queme), porque el área de superficie al aire aumenta sustancialmente.

¿Cuál es la mejor forma de conectar un disipador de calor a un componente SMD?
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