Leiterplattentechnisch - Verstehen Sie die verschiedenen Methoden der PCB-Wärmeableitung

Jeder Elektronisches PCB-Gerät Erzeugt eine bestimmte Menge an Wärme, wenn es arbeitet, so dass die Innentemperatur des Gerätes schnell ansteigt. Wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, das Gerät erwärmt sich weiter, und das PCB-Gerät wird aufgrund von Überhitzung ausfallen. Die Zuverlässigkeit wird sinken.

Daher ist es sehr wichtig, eine gute Wärmeableitungsbehandlung auf der Leiterplatte durchzuführen. Die Wärmeableitung der Leiterplatte ist ein sehr wichtiges Glied, also was ist die Wärmeableitungstechnik der Leiterplatte, lassen Sie uns es unten gemeinsam besprechen.

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 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 des Bauteils mit einer sehr kleinen Oberfläche zu verlassen, um Wärme abzuleiten.

Gleichzeitig wird die von den Komponenten erzeugte Wärme aufgrund des umfangreichen Einsatzes von Oberflächenmontagekomponenten wie QFP und BGA in großer Menge auf die Leiterplatte übertragen. Daher besteht der beste Weg, die Wärmeableitung zu lösen, darin, die Wärmeableitungskapazität der Leiterplatte selbst zu verbessern, die in direktem Kontakt mit dem Heizelement steht. Senden oder strahlen

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 unteren Teil des Kühlluftstroms platziert.

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.

h. Vorgeschlagener Komponentenabstand:

Hochwärmeerzeugende Komponenten sowie Heizkörper und wärmeleitende Platten. Wenn eine kleine Anzahl von Komponenten in der Leiterplatte eine große Menge an Wärme erzeugt (weniger als 3), kann ein Kühlkörper oder ein Wärmerohr zu den wärmeerzeugenden Komponenten hinzugefügt werden. Wenn die Temperatur nicht gesenkt werden kann, kann es Ein Heizkörper mit einem Ventilator verwendet werden, um den Wärmeableitungseffekt zu verbessern.

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.

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

Nehmen Sie ein vernünftiges Verdrahtungsdesign an, 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.

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.

Vermeiden Sie die Konzentration von Hot Spots auf der Leiterplatte, Verteilen Sie die Leistung möglichst gleichmäßig auf der Leiterplatte, und behalten die Oberflächentemperatur der Leiterplatte einheitliche und konsistente Leistung.

Es ist oft schwierig, eine strenge gleichmäßige Verteilung während des Entwurfsprozesses zu erreichen, aber Bereiche mit zu hoher Leistungsdichte müssen vermieden werden, um zu verhindern, dass Hot Spots den normalen Betrieb des gesamten Stromkreises beeinträchtigen.

Wenn möglich, ist es notwendig, die thermische Effizienz der gedruckten Schaltung zu analysieren. Zum Beispiel kann das Softwaremodul zur Analyse des thermischen Wirkungsgrades, das in einigen professionellen PCB-Design-Software hinzugefügt wird, Designern helfen, das Schaltungsdesign zu optimieren.