El principi bàsic del disseny tèrmic per a plaques de circuits impresos (PCB) rau en la gestió eficaç de la calor generada pels components electrònics durant el funcionament. Això implica conduir de manera eficient la calor lluny de fonts de calor-com ara xips i dispositius d'alimentació-i dissipar-la a l'entorn circumdant, mantenint així les temperatures de funcionament dels components dins d'un rang segur i fiable per garantir el rendiment del circuit i l'estabilitat a llarg termini-.
Conducció tèrmica: Aquest és el mecanisme principal per a la dissipació de calor dins d'un PCB. La calor es transfereix dels components d'-alta temperatura (fonts de calor) a regions més fredes mitjançant materials sòlids (soldadura, làmines de coure, materials de substrat i materials d'interfície tèrmica).
Critical Path: Chip/Device -> Pad/Pin -> PCB Copper Layer -> Internal Copper Layer (via thermal vias) -> Heat Dissipation Copper Layer/Thermal Pad ->Dissipador de calor/aire ambient.
Objectiu d'optimització: minimitzar la resistència tèrmica en aquest camí. Com més baixa sigui la resistència tèrmica, més eficient serà la transferència de calor.
Convecció tèrmica: la calor es transfereix des de la superfície del PCB-especialment des de grans àrees de coure o superfícies de dissipador de calor-a l'aire en moviment circumdant.
Convecció natural: es basa en el cicle natural de l'aire que s'escalfa i puja. Les consideracions de disseny han d'incloure l'orientació de les superfícies-dissipadores de calor (la col·locació vertical és generalment superior a l'horitzontal) i l'espai disponible (per garantir un flux d'aire adequat).
Convecció forçada: utilitza ventiladors per impulsar activament el flux d'aire, millorant significativament l'eficiència de dissipació de calor. Les consideracions de disseny inclouen els canals de flux d'aire (per guiar l'aire a través de les zones crítiques de generació de calor-) i la velocitat de l'aire.
Radiació tèrmica: tots els objectes amb una temperatura superior a zero absolut irradien calor en forma d'ones electromagnètiques. Tot i que aquest mecanisme és més pronunciat en entorns d'alta-temperatura o buit, la seva contribució a la dissipació de calor en aplicacions de PCB típiques és relativament menor. Es pot millorar augmentant l'emissivitat de la superfície (per exemple, utilitzant un dissipador de calor negre).
