PCB-Neuigkeiten - Wie leitet die Leiterplatte Wärme ab? Verfahren zur Wärmeableitung von Leiterplatten

Die Wärme, die von elektronischen Geräten während des Betriebs erzeugt wird, verursacht, dass die Innentemperatur der Ausrüstung schnell ansteigt. Wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, erwärmt sich die Ausrüstung weiter, das Gerät schlägt aufgrund von Überhitzung fehl und die Zuverlässigkeit der elektronischen Ausrüstung nimmt ab. Daher ist es sehr wichtig, eine Wärmeableitungsbehandlung auf der Leiterplatte durchzuführen.

eins. Analyse der Temperaturanstiegsfaktoren von Leiterplatten

Die direkte Ursache für den Temperaturanstieg der Leiterplatte ist auf das Vorhandensein von Stromverbrauchsgeräten der Schaltung zurückzuführen. Elektronische Geräte haben alle einen unterschiedlichen Stromverbrauch, und die Heizintensität variiert mit der Größe des Stromverbrauchs.

Zwei Phänomene des Temperaturanstiegs in Leiterplatten:

(1) Lokaler Temperaturanstieg oder großer Temperaturanstieg;

(2) Kurzfristiger Temperaturanstieg oder langfristiger Temperaturanstieg.

Bei der Analyse PCB Wärmestromverbrauch, Es wird im Allgemeinen aus folgenden Aspekten analysiert.

1. Stromverbrauch

(1) Analysieren Sie den Stromverbrauch pro Einheitsfläche;

(2) Analyze the distribution of power consumption on the Leiterplatte.

2. Die Struktur der gedruckten Pappe

(1) die Größe der Leiterplatte;

(2) Das Material der Leiterplatte.

3. Wie man die Leiterplatte installiert

(1) Installationsmethode (wie vertikale Installation, horizontale Installation);

(2) Die Dichtungszustand und der Abstand vom Gehäuse.

4. Thermische Strahlung

(1) Der Emissionsgrad der Leiterplattenoberfläche;

(2) die Temperaturdifferenz zwischen der Leiterplatte und der angrenzenden Oberfläche und ihre absolute Temperatur;

5 Wärmeleitung

(1) Einbau des Heizkörpers;

(2) Durchführung anderer Installationsstrukturen.

6. Thermische Konvektion

(1) Natürliche Konvektion;

(2) Erzwungene Kühlkonvektion.

Die Analyse der oben genannten Faktoren aus dem PCB ist eine effektive Möglichkeit, den Temperaturanstieg der Leiterplatte zu lösen. Diese Faktoren sind in einem Produkt und System oft miteinander verbunden und voneinander abhängig. Die meisten Faktoren sollten entsprechend der tatsächlichen Situation analysiert werden, Die tatsächliche Situation kann die Parameter wie Temperaturanstieg und Stromverbrauch genauer berechnen oder schätzen.

zwei.Leiterplatte Verfahren zur Wärmeableitung

1. Hohe wärmeerzeugende Komponenten plus Heizkörper und wärmeleitende Platte

Wenn eine kleine Anzahl von Komponenten in der PCB generate a large amount of heat (less than 3), Ein Kühlkörper oder ein Wärmerohr kann dem Heizgerät hinzugefügt werden. Wenn die Temperatur nicht gesenkt werden kann, Ein Kühlkörper mit Ventilator kann verwendet werden, um die Wärmeableitung zu verbessern Effekt. When the number of heating devices is large (more than 3), a large heat dissipation cover (Brett) can be used, Das ist ein spezieller Kühlkörper, der entsprechend der Position und Höhe der Heizvorrichtung auf dem PCB oder ein großer flacher Kühlkörper Ausschneiden unterschiedlicher Bauteilhöhenpositionen. Die Wärmeableitungsabdeckung ist an der Oberfläche des Bauteils fest geknickt, und es ist in Kontakt mit jeder Komponente, um Wärme abzuleiten. Allerdings, Der Wärmeableitungseffekt ist aufgrund der schlechten Konsistenz der Höhe während der Montage und des Schweißens von Komponenten nicht gut. Normalerweise, Ein weiches thermisches Phasenwechsel-Thermopad wird auf der Oberfläche des Bauteils hinzugefügt, um den Wärmeableitungseffekt zu verbessern.

2. Wärmeableitung durch die Leiterplatte sich selbst

At present, die weit verbreitete Leiterplatten are copper-clad/Epoxidglastuchsubstrate oder Phenolharzglastuchsubstrate, und eine kleine Menge von papierbasierten kupferplattierten Platten verwendet werden. Obwohl diese Substrate ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften haben, sie/Sie haben schlechte Wärmeableitung. Als Wärmeableitungspfad für hocherhitzende Bauteile, Es ist fast unmöglich, Wärme aus dem Harz der PCB um Wärme zu leiten, aber um Wärme von der Oberfläche des Bauteils an die Umgebungsluft abzuleiten. Allerdings, als elektronische Produkte in die Ära der Miniaturisierung von Komponenten eingetreten sind, Montage mit hoher Dichte, und Hochheizungsmontage, Es reicht nicht aus, sich auf die Oberfläche eines Bauteils mit einer sehr kleinen Oberfläche zu verlassen, um Wärme abzuleiten. Zur gleichen Zeit, durch den umfangreichen Einsatz von Oberflächenbauteilen wie QFP und BGA, Eine große Menge an Wärme, die von den Komponenten erzeugt wird, wird an die Leiterplatte. Daher, Der beste Weg, das Problem der Wärmeableitung zu lösen, ist, die Wärmeableitungskapazität des PCB itself, das in direktem Kontakt mit dem Heizelement steht, durch die Leiterplatte. Zu senden oder auszustrahlen.

3. Verwenden Sie angemessenes Verdrahtungsdesign, um Wärmeableitung zu erreichen

Da das Harz in der Platte eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat und die Kupferfolienlinien und -löcher gute Wärmeleiter sind, sind die Erhöhung der Restrate der Kupferfolie und die Erhöhung der thermisch leitenden Löcher die Hauptmittel der Wärmeableitung.

Um die Wärmeableitungskapazität des PCB, it is necessary to calculate the equivalent thermal conductivity (nine eq) of the composite material composed of various materials with different thermal conductivity-the insulating substrate for the PCB.

4. Für Geräte, die freie Konvektionsluftkühlung annehmen, ist es am besten, die integrierten Schaltkreise (oder andere Geräte) vertikal oder horizontal anzuordnen.

5. Die Geräte auf derselben Leiterplatte sollten so weit wie möglich nach ihrem Heizwert und Grad der Wärmeableitung angeordnet sein. Geräte mit geringem Heizwert oder schlechter Hitzebeständigkeit (wie kleine Signaltransistoren, kleine integrierte Schaltkreise, Elektrolytkondensatoren usw.) sollten platziert werden. Der oberste Strom des Kühlluftstroms (am Eingang), und die Geräte mit großer Hitze- oder Hitzebeständigkeit (wie Leistungstransistoren, großflächige integrierte Schaltkreise usw.) sind am untersten Teil des Kühlluftstroms platziert.

6. In horizontaler Richtung sollten Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Kante der Leiterplatte platziert werden, um den Wärmeübertragungsweg zu verkürzen; In vertikaler Richtung sollten Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Oberseite der Leiterplatte platziert werden, um die Temperatur anderer Geräte zu senken, wenn diese Geräte arbeiten. Aufprall.

7. Geräte, die empfindlicher auf Temperatur sind, werden am besten im Bereich der niedrigsten Temperatur (wie der Unterseite des Geräts) platziert. Stellen Sie es nicht direkt über das Heizgerät. Es ist am besten, mehrere Geräte auf der horizontalen Ebene zu stagnieren.

8. The heat dissipation of the printed Brett in the equipment mainly relies on air flow, so sollte der Luftstrompfad während des Entwurfs untersucht werden, und das Gerät oder printed Leiterplatte sollte vernünftigerweise konfiguriert sein. Wenn Luft strömt, Es neigt immer dazu, an Stellen mit geringem Widerstand zu fließen, also bei der Konfiguration von Geräten auf einem Leiterplatte, Vermeiden Sie das Verlassen eines großen Luftraums in einem bestimmten Gebiet. Die Konfiguration von mehreren Leiterplattes in der ganzen Maschine sollte auch auf das gleiche Problem achten.

9. Vermeiden Sie die Konzentration von Hot Spots auf der PCB, Verteilen Sie die Leistung gleichmäßig auf die Leiterplatte as much as possible, und behalten die PCB gleichmäßige und gleichmäßige Oberflächentemperaturleistung. Es ist oft schwierig, eine strenge gleichmäßige Verteilung während des Entwurfsprozesses zu erreichen, Bereiche mit zu hoher Leistungsdichte müssen vermieden werden, um zu verhindern, dass Hot Spots den normalen Betrieb des gesamten Stromkreises beeinträchtigen. Wenn möglich, Es ist notwendig, die thermische Effizienz der gedruckten Schaltung zu analysieren. Zum Beispiel, das Softwaremodul zur Analyse des thermischen Wirkungsgrades, das in einigen professionellen PCB-Design software can help designers optimize the Schaltungsdesign.

10. Platzieren Sie die Geräte mit dem höchsten Stromverbrauch und der höchsten Wärmeerzeugung in der Nähe der besten Position für Wärmeableitung. Stellen Sie keine Hochheizgeräte an den Ecken und Randkanten der Leiterplatte auf, es sei denn, ein Kühlkörper ist in der Nähe angeordnet. Wenn Sie den Leistungswiderstand entwerfen, wählen Sie ein größeres Gerät so viel wie möglich und sorgen Sie dafür, dass es genügend Platz für Wärmeableitung hat, wenn Sie das Layout der Leiterplatte anpassen.

11. Geräte mit hoher Wärmeableitung sollten den thermischen Widerstand zwischen ihnen minimieren, wenn sie mit dem Substrat verbunden sind. Um die Anforderungen an die thermischen Eigenschaften besser zu erfüllen, können einige wärmeleitende Materialien (wie das Aufbringen einer Schicht aus wärmeleitendem Silikon) auf der unteren Oberfläche des Chips verwendet werden, und eine bestimmte Menge an Kontakt kann beibehalten werden.