Leiterplatte Blog - High-Power PCB Board Wärmeableitung Design Guide

Ob Sie Leistungselektronik auf Leiterplatte, eingebettete Systeme, Industrieanlagen, oder Design eines neuen Motherboards, Sie müssen mit steigenden Temperaturen in Ihrem System umgehen. Dauerhafter Hochtemperaturbetrieb kann die Lebensdauer der Leiterplatte verkürzen und kann sogar zu einem Ausfall an einigen kritischen Punkten im System führen. Eine frühzeitige Erwärmung der Wärmeableitung kann dazu beitragen, die Lebensdauer Ihrer Platinen und Komponenten zu verlängern. Thermische Auslegung beginnt mit der Schätzung der Betriebstemperatur, Berücksichtigen Sie die Temperatur, bei der die Platine arbeiten wird, die Umgebung, in der das Board arbeiten wird, und die Verlustleistung der Komponenten. Diese Faktoren arbeiten zusammen, um die Betriebstemperatur der Platine und der Komponenten zu bestimmen. Dies hilft auch bei kundenspezifischen Kühlstrategien. Wenn das Board in eine Umgebung mit einer wärmeren Umgebungstemperatur gestellt wird, kann es mehr Wärme speichern, so wird es bei einer höheren Temperatur laufen.

Komponenten, die mehr Leistung ableiten, benötigen effizientere Kühlmethoden, um die Temperaturen auf einem festgelegten Niveau zu halten. Wichtige Industriestandards können die Temperatur von Bauteilen und Substraten während des Betriebs bestimmen. Bevor Sie eine Wärmemanagementstrategie entwerfen, sollten Sie die zulässige Betriebstemperatur des Bauteils im Datenblatt und die angegebene Temperatur in wichtigen Industriestandards überprüfen. Aktive und passive Kühlung muss mit dem richtigen Board-Layout kombiniert werden, um Schäden am Board zu vermeiden.

Verdunstungskühlungskomponenten sind jedoch sehr sperrig und daher für viele Systeme nicht geeignet. Wenn das System undicht oder reißt, tritt Flüssigkeit auf der gesamten Platine auf. In diesem Fall kann eine aktive Kühlung verwendet werden, um die gleiche oder bessere Wärmeableitung zu gewährleisten.

Die in den Leiterbahnen auf der Oberflächenschicht erzeugte Wärme wird dann leicht in die Bodenebene abgeleitet. Spuren mit hohen Strömen, besonders in Gleichstromkreisen, muss mehr Kupfergewicht haben, um die richtige Menge an Wärme auf der Platine abzuleiten. Dies kann breitere Spuren erfordern als jene, die normalerweise in Hochgeschwindigkeits- oder Hochfrequenzgeräten verwendet werden. Geometrie beeinflusst die Spurimpedanz eines AC-Signals, Das bedeutet, dass Sie möglicherweise den Stackup ändern müssen, um die Impedanz an den im Signalstandard oder in der Quelle definierten Wert anzupassen/Lastkomponenten. Vorsicht vor thermischen Zyklen in Leiterplatten, da wiederholter Temperaturwechsel zwischen hohen und niedrigen Werten zu Stress in Vias und Spuren führen kann. Dies kann zu Rohrbruch bei Vias mit hohem Seitenverhältnis führen. Längere Zyklen können auch Spuren Delamination auf der Oberflächenschicht verursachen, die die Leiterplatte.