PCB-Neuigkeiten - Thermisches Design der Leiterplatte

1. Bedeutung der thermischen PCB-Design

Neben nützlichen Arbeiten wird der Großteil der elektrischen Energie, die von elektronischen Geräten verbraucht wird, in Wärmeabgabe umgewandelt. Die von elektronischen Geräten erzeugte Wärme lässt die Innentemperatur schnell ansteigen. Wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, erwärmt sich die Ausrüstung weiter, und die Komponenten versagen aufgrund von Überhitzung, und die Zuverlässigkeit elektronischer Geräte wird abnehmen. SMT erhöht die Installationsdichte elektronischer Geräte, reduziert den effektiven Kühlbereich und beeinträchtigt ernsthaft die Zuverlässigkeit des Gerätetemperaturanstiegs. Daher ist es sehr wichtig, das thermische Design zu studieren.

2. Leiterplatte Analyse des Temperaturanstiegsfaktors

Die direkte Ursache für den Temperaturanstieg der Leiterplatte ist das Vorhandensein von Stromversorgungsgeräten, elektronische Geräte haben unterschiedliche Grade des Stromverbrauchs, die Heizintensität variiert mit dem Stromverbrauch.

Zwei Phänomene des Temperaturanstiegs in der Leiterplatte:

(1) lokaler oder großflächiger Temperaturanstieg;

(2) Kurzfristiger Temperaturanstieg oder langfristiger Temperaturanstieg.

Bei der Analyse der thermischen Leistung von Leiterplatten wird sie im Allgemeinen aus den folgenden Aspekten analysiert.

2.1 Stromverbrauch

(1) Analyse des Stromverbrauchs je Flächeneinheit;

(2) Analysieren Sie die Verteilung des Stromverbrauchs auf Leiterplatte.

2.2 Struktur der Leiterplatte

(1) Größe der Leiterplatte;

(2) Bedruckte Pappen.

2.3 Installationsmethode der gedruckten Pappe

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

(2) die Dichtungszustand und der Abstand von der Schale.

2.4 Wärmestrahlung

(1) Strahlungskoeffizienten der Leiterplattenoberfläche;

(2) Temperaturunterschied zwischen der Leiterplatte und angrenzenden Oberflächen und deren absolute Temperatur;

2,5 Wärmeleitung

(1) Einbau des Heizkörpers;

(2) Leitung anderer verbauter Bauteile.

2.6 Wärmekonvektion

(1) natürliche Konvektion;

(2) Erzwungene Kühlkonvektion.

Die Analyse der oben genannten Faktoren von PCB ist eine effektive Möglichkeit, den Temperaturanstieg von Leiterplatten zu lösen, oft in einem Produkt und System sind diese Faktoren miteinander verknüpft und abhängig, die meisten Faktoren sollten entsprechend der tatsächlichen Situation analysiert werden, nur für eine bestimmte tatsächliche Situation kann der Temperaturanstieg und der Stromverbrauch und andere Parameter korrekt berechnet oder geschätzt werden.

3. Grundsätze der thermischen Auslegung

3.1 Material auswählen

(1) Der Temperaturanstieg, der durch den Strom verursacht wird, der durch den Leiterplattendraht plus die angegebene Umgebungstemperatur fließt, darf 125 Grad Celsius (allgemein verwendeter typischer Wert) nicht überschreiten. Je nach gewählter Platte). Da Bauteile, die auf der Leiterplatte installiert sind, auch Wärme abgeben, die die Betriebstemperatur beeinflusst, sollten diese Faktoren bei der Materialauswahl und beim Design der Leiterplatte berücksichtigt werden. Die Hotspot-Temperatur sollte 125 Grad Celsius nicht überschreiten. Wählen Sie nach Möglichkeit eine dickere kupferplattierte Folie.

(2) unter besonderen Umständen kann Aluminiumbasis, keramische Basis und andere kleine thermische Widerstandsplatte wählen.

(3) Die Verwendung der mehrschichtigen Leiterplattenstruktur ist förderlich für das thermische PCB-Design.

3.2 Stellen Sie sicher, dass der Wärmeableitungskanal entsperrt ist

(1) Machen Sie vollen Gebrauch von Bauteillayout, Kupferhaut, Fenstern und Kühllöchern und anderen Technologien, um einen vernünftigen und effektiven Kanal mit niedrigem Wärmewiderstand zu etablieren, um sicherzustellen, dass Wärme reibungslos auf PCB exportiert werden kann.

(2) Einstellung der Wärmeableitung durch Loch

Entwerfen Sie etwas Wärmeableitung durch Löcher und blinde Löcher, können den Wärmeableitungsbereich effektiv verbessern und den thermischen Widerstand reduzieren, die Leistungsdichte der Leiterplatte verbessern. Wie in der LCCC-Vorrichtung auf dem Schweißpad durch Loch gesetzt. Im Prozess der Schaltungsproduktion wird das Lot gefüllt, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern, und die Wärme, die beim Arbeiten des Schaltkreises erzeugt wird, kann schnell auf die Metallwärmeableitungsschicht oder den Kupfermoor übertragen werden, der auf der Rückseite eingestellt ist. In einigen spezifischen Fällen sind speziell entworfene und verwendete Leiterplatten mit Wärmeableitungsschicht, Wärmeableitungsmaterialien im Allgemeinen Kupfer/Molybdän und andere Materialien, wie die Leiterplatte, die in einigen Modulnetzteilen verwendet wird.

(3) Die Verwendung von Wärmeleitfähigkeitsmaterialien

Um den Wärmewiderstand im Wärmeleitungsprozess zu verringern, wird das wärmeleitende Material auf der Kontaktfläche zwischen dem Hochleistungsgerät und dem Substrat verwendet, um die Wärmeleitungseffizienz zu verbessern.

(4) Verfahren

Um die Wärmeableitungsbedingungen zu verbessern, kann eine kleine Menge feines Kupfer in die Lötpaste gemischt werden, und der Lötpunkt unterhalb des Geräts hat nach dem Reflow-Schweißen eine bestimmte Höhe. Der Abstand zwischen dem Gerät und der Leiterplatte vergrößert sich und erhöht die Konvektionswärmeableitung.

3.3 Anforderungen an das Layout von Bauteilen

(1) Durchführung der Software-thermischen Analyse auf PCB und Entwurf und Kontrolle des maximalen internen Temperaturanstiegs;

(2) Die Komponenten mit hoher Erwärmung und hoher Strahlung können speziell entworfen werden, um auf einer Leiterplatte installiert zu werden;

(3) die Wärmekapazität der Platte ist gleichmäßig verteilt. Achten Sie darauf, die Verteilung von Geräten mit großem Stromverbrauch nicht zu zentralisieren. Wenn es unvermeidbar ist, sollten die hohen Komponenten in den vorgeschalteten Luftstrom gelegt werden und einen ausreichenden Kühlluftstrom durch den Wärmeverbrauchskonzentrationsbereich gewährleisten;

(4) Machen Sie den Wärmeübertragungsweg so kurz wie möglich;

(5) den Wärmeübertragungsquerschnitt so groß wie möglich machen;

(6) Die Anordnung der Bauteile sollte den Auswirkungen der Wärmestrahlung auf die umgebenden Teile Rechnung tragen. Wärmeempfindliche Bauteile und Bauteile (einschließlich Halbleiterbauelemente) sollten von Wärmequellen ferngehalten oder isoliert werden;

(7)(flüssiges Medium) Kondensator ist am besten weg von der Wärmequelle;

(8) Achten Sie darauf, erzwungene Belüftung und natürliche Belüftung in die gleiche Richtung zu machen;

(9) Der Luftkanal der angebrachten Unterplatte und Vorrichtung stimmt mit der Lüftungsrichtung überein;

(10) so weit wie möglich, dass der Lufteinlass und der Luftauslass genügend Abstand haben;

(11) Die Heizvorrichtung sollte so weit wie möglich über dem Produkt angebracht werden und sollte sich im Luftstrompfad befinden, wenn die Bedingungen dies zulassen;

(12) Bauteile mit hoher Hitze oder Strom sollten nicht in den Ecken und Kanten der Leiterplatte platziert und so weit wie möglich und von anderen Geräten entfernt auf dem Heizkörper installiert werden und sicherstellen, dass der Wärmeableitungskanal ungehindert ist;

(13)(kleine Signalverstärker Peripheriegeräte) versuchen, kleine Temperaturdriftgeräte zu verwenden;

(14) Verwenden Sie Metallchassis oder -chassis für Wärmeableitung so viel wie möglich.

3.4 Anforderungen an die Verkabelung

(1) Plattenauswahl (angemessener Entwurf der Leiterplattenstruktur);

(2) Verdrahtungsvorschriften;

(3) Planen Sie die minimale Kanalbreite entsprechend der Stromdichte des Geräts; Achten Sie besonders auf die Kanalverdrahtung an der Kreuzung;

(4) Große Stromleitungen sollten so oberflächlich wie möglich sein; In dem Zustand, der die Anforderungen nicht erfüllen kann, kann die Verwendung von Busschiene in Betracht gezogen werden;

(5) Um den thermischen Widerstand der Kontaktfläche zu minimieren. Daher sollte die Wärmeleitungsfläche erhöht werden; Kontaktebene sollte flach, glatt sein, bei Bedarf kann beschichtet werden Mit thermischem Silikonfett bedeckt;

(6) Spannungsausgleichsmaßnahmen und fette Linien werden bei thermischen Spannungspunkten berücksichtigt;

(7) die Fensteröffnungsmethode der Wärmeableitungskupferhaut sollte angenommen werden, und die Fensteröffnungsmethode des Wärmeableitungswiderstandsschweißen sollte richtig verwendet werden;

(8) abhängig von der möglichen Verwendung von großflächigen Kupferfolien;

(9) Das Erdungsmontageloch auf der Leiterplatte nimmt ein größeres Pad an, um den Installationsbolzen und die Kupferfolie auf der Oberfläche der Leiterplatte zur Wärmeableitung vollständig zu nutzen;

(10) so viel wie möglich, um das metallisierte Loch und die Öffnung, Scheibenoberfläche so groß wie möglich zu platzieren, verlassen sich auf das Loch, um die Wärmeableitung zu unterstützen;

(11) zusätzliche Mittel zur Wärmeableitung von Geräten;

(12) Für den Fall, dass eine große Oberfläche der Kupferfolie garantiert werden kann, wird das Verfahren des zusätzlichen Heizkörpers aus wirtschaftlicher Erwägung nicht angenommen;

(13) Die entsprechende Oberfläche kühlt Kupferfolienfläche (tJ â­¤(0,5~0,8) Tjmax) wird anhand des Stromverbrauchs des Geräts, der Umgebungstemperatur und der maximal zulässigen Verbindungstemperatur berechnet.