Leiterplattentechnisch - 10 praktische Möglichkeiten, Wärme für PCB abzuleiten

Für elektronische Geräte, während des Betriebs eine bestimmte Menge an Wärme erzeugt wird, so dass die Innentemperatur der Ausrüstung schnell ansteigt. Wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, die Ausrüstung wird sich weiter aufheizen, und das Gerät wird aufgrund von Überhitzung ausfallen. Die Zuverlässigkeit der elektronischen Geräte Die Leistung wird sinken. Daher, Es ist sehr wichtig, eine gute Wärmeableitung auf der Leiterplatte durchzuführen. Die Wärmeableitung der Leiterplatte ist eine sehr wichtige Verbindung, also was ist die Wärmeableitung Technik der Leiterplatte, Lass uns es unten gemeinsam besprechen.

1. Wärmeableitung durch die Leiterplatte selbst Die derzeit weit verbreiteten Leiterplatten sind kupferplattierte/epoxidglastuchsubstrate oder Phenolharzglastuchsubstrate, und eine kleine Menge von papierbasierten kupferplattierten Leiterplatten wird verwendet.

Obwohl diese Substrate ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften haben, weisen sie eine schlechte Wärmeableitung auf. Als Wärmeableitungspfad für hocherhitzende Komponenten ist es fast unmöglich zu erwarten, dass Wärme vom Harz der Leiterplatte selbst Wärme leitet, aber Wärme von der Oberfläche des Bauteils an die Umgebungsluft ableitet.

Da elektronische Produkte jedoch in die Ära der Miniaturisierung von Komponenten, der Montage mit hoher Dichte und der Montage mit hoher Erwärmung eingetreten sind, reicht es 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, besteht darin, die Wärmeableitungskapazität der Leiterplatte selbst zu verbessern, das in direktem Kontakt mit dem Heizelement steht, durch die Leiterplatte. Zu senden oder auszustrahlen.

Fügen Sie wärmeableitende Kupferfolie und Kupferfolie mit großflächiger Stromversorgung hinzu

Thermische

Die Exposition von Kupfer auf der Rückseite des IC verringert den thermischen Widerstand zwischen der Kupferhaut und der Luft

Leiterplattenlayout

a. Legen Sie das wärmeempfindliche Gerät in den kalten Windbereich.

b. Platzieren Sie das Temperaturerfassungsgerät in der heißesten Position.

c. Die Geräte auf derselben Leiterplatte sollten so weit wie möglich nach ihrem Heizwert und Grad der Wärmeableitung angeordnet sein. Geräte mit niedrigem 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 Wärmeerzeugung oder guter Wärmebeständigkeit (wie Leistungstransistoren, großflächigen integrierten Schaltkreisen usw.) sind am weitesten dem Kühlluftstrom nachgelagert.

d. In horizontaler Richtung sind Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Kante der Leiterplatte angeordnet, um den Wärmeübertragungsweg zu verkürzen; In vertikaler Richtung sind Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Oberseite der Leiterplatte angeordnet, um die Temperatur anderer Geräte zu senken, wenn diese Geräte funktionieren. Aufprall.

e. Die Wärmeableitung der Leiterplatte in der Ausrüstung beruht hauptsächlich auf Luftstrom, so dass der Luftstrompfad während des Entwurfs studiert werden sollte, und das Gerät oder die Leiterplatte sollte angemessen konfiguriert werden. Wenn Luft strömt, neigt sie immer dazu, an Orten mit geringem Widerstand zu strömen. Wenn Sie also Geräte auf einer Leiterplatte konfigurieren, vermeiden Sie, einen großen Luftraum in einem bestimmten Bereich zu verlassen. Die Konfiguration mehrerer Leiterplatten in der gesamten Maschine sollte auch auf das gleiche Problem achten.

f. Das temperaturempfindliche Gerät wird am besten im Bereich der niedrigsten Temperatur (wie der Unterseite des Geräts) platziert. Stellen Sie es niemals direkt über das Heizgerät. Es ist am besten, mehrere Geräte auf der horizontalen Ebene zu stagnieren.

g. Ordnen Sie die Geräte mit dem höchsten Stromverbrauch und der höchsten Wärmeerzeugung in der Nähe der besten Position für Wärmeableitung an. 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.

2. Hochwärmeerzeugende Komponenten plus Heizkörper und wärmeleitende Platten. Wenn einige wenige Komponenten in der Leiterplatte eine große Menge an Wärme erzeugen (weniger als 3), kann ein Kühlkörper oder ein Wärmerohr zu den wärmeerzeugenden Komponenten hinzugefügt werden. Wenn die Temperatur nicht gesenkt werden kann, kann ein Heizkörper mit einem Ventilator verwendet werden, um den Wärmeableitungseffekt zu erhöhen.

Wenn die Anzahl der Heizgeräte groß ist (mehr als 3), kann eine große Wärmeableitungsabdeckung (Platine) verwendet werden, die ein spezieller Kühlkörper ist, der entsprechend der Position und Höhe des Heizgeräts auf der Leiterplatte oder einem großen flachen Kühlkörper angepasst ist.

Die Wärmeableitungsabdeckung ist auf der Oberfläche der Komponente integral geknickt, und sie steht in Kontakt mit jeder Komponente, um Wärme abzuleiten. Der Wärmeableitungseffekt ist jedoch aufgrund der schlechten Konsistenz der Höhe während der Montage und des Schweißens von Komponenten nicht gut. Normalerweise wird ein weiches thermisches Phasenwechsel-Thermopad auf der Oberfläche der Komponente hinzugefügt, um den Wärmeableitungseffekt zu verbessern.

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

4. Verwenden Sie vernünftiges Verdrahtungsdesign, um Wärmeableitung zu realisieren. Da das Harz in der Platte eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat und die Kupferfolienlinien und -löcher gute Wärmeleiter sind, sind die Erhöhung der verbleibenden Rate der Kupferfolie und die Erhöhung der Wärmeleitungslöcher die Hauptmittel der Wärmeableitung.

Um die Wärmeableitungskapazität der Leiterplatte zu bewerten, ist es notwendig, die äquivalente Wärmeleitfähigkeit (neun eq) des Verbundmaterials zu berechnen, das aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit besteht – dem isolierenden Substrat für die Leiterplatte.

5. Die Geräte auf derselben Leiterplatte sollten so weit wie möglich nach ihrem Heizwert und Grad der Wärmeableitung angeordnet sein. Geräte mit niedrigem 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 sind Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Kante der Leiterplatte angeordnet, um den Wärmeübertragungsweg zu verkürzen; In vertikaler Richtung sind Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Oberseite der Leiterplatte angeordnet, um die Temperatur anderer Geräte zu senken, wenn diese Geräte funktionieren. Aufprall.

7. Die Wärmeableitung der Leiterplatte in der Ausrüstung beruht hauptsächlich auf Luftstrom, so dass der Luftstrompfad während des Entwurfs studiert werden sollte, und das Gerät oder die Leiterplatte sollte angemessen konfiguriert werden.

Wenn Luft strömt, neigt sie immer dazu, an Orten mit geringem Widerstand zu strömen. Wenn Sie also Geräte auf einer Leiterplatte konfigurieren, vermeiden Sie, einen großen Luftraum in einem bestimmten Bereich zu verlassen. Die Konfiguration mehrerer Leiterplatten in der gesamten Maschine sollte auch auf das gleiche Problem achten.

8. Das temperaturempfindliche Gerät wird am besten im niedrigsten Temperaturbereich (wie der Unterseite des Geräts) platziert. Stellen Sie es niemals direkt über das Heizgerät. Es ist am besten, mehrere Geräte auf der horizontalen Ebene zu stagnieren.

9. Ordnen Sie die Geräte mit dem höchsten Stromverbrauch und der höchsten Wärmeerzeugung in der Nähe der besten Position für Wärmeableitung an. 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.

10. Vermeiden Sie die Konzentration von Hot Spots auf der Leiterplatte, Verteilen Sie die Leistung gleichmäßig auf die Leiterplatte so viel wie möglich, und halten Sie die Leistung der PCB-Oberflächentemperatur gleichmäßig und konsistent.

Es ist oft schwierig, eine strikte einheitliche Verteilung in der PCB-Design Prozess, Bereiche mit zu hoher Leistungsdichte müssen vermieden werden, um Hot Spots zu vermeiden, die den normalen Betrieb des gesamten Stromkreises beeinträchtigen.