Leiterplattentechnisch - Verfahren zur Wärmeableitung des Diffusors mit hohem Heizelement

1. High heat-generating components plus radiator and heat conducting plate

When a small number of components in the Leiterplatte 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 den Wärmeableitungseffekt zu verbessern. When the number of heating devices is large (more than 3), a large heat dissipation cover (board) can be used, Dies ist ein spezieller Kühlkörper, der entsprechend der Position und Höhe des Heizgeräts auf der Leiterplatte oder eines großen flachen Kühlkörpers angepasst ist.. 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 selbst

Zur Zeit, Die weit verbreiteten Leiterplatten sind kupferplattiert/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 selbst 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 auf die Leiterplatte übertragen. Daher, Der beste Weg, das Problem der Wärmeableitung zu lösen, ist, die Wärmeableitungskapazität des PCB selbst, 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 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.

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 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 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. 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.

9. Vermeiden Sie die Konzentration von Hot Spots auf der Leiterplatte, verteilen Sie die Leistung gleichmäßig auf der Leiterplatte so viel wie möglich und halten Sie die Leistung der Leiterplattenoberfläche gleichmäßig und konstant. 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.

10. 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.

11. Geräte mit hoher Wärmeableitung sollten den thermischen Widerstand zwischen ihnen minimieren, wenn sie mit dem Substrat verbunden sind. Um die thermischen Eigenschaften Anforderungen besser zu erfüllen, können einige wärmeleitende Materialien (wie eine Schicht aus thermisch leitfähigem Kieselgel) auf der unteren Oberfläche des Chips verwendet werden, und eine bestimmte Kontaktfläche kann aufrechterhalten werden, damit das Gerät Wärme ableitet.

12. Die Verbindung zwischen dem Gerät und dem Substrat:

(1) Versuchen Sie, die Bleilänge des Geräts zu verkürzen;

(2) Bei der Auswahl von Hochleistungsgeräten sollte die Wärmeleitfähigkeit des Bleimaterials berücksichtigt werden. Wenn möglich, versuchen Sie, den größten Querschnitt der Führung zu wählen;

(3) Wählen Sie ein Gerät mit mehr Pins.

Paketauswahl von 13-Geräten:

(1) Achten Sie bei der Erwägung des thermischen Designs auf die Packungsbeschreibung des Geräts und seine Wärmeleitfähigkeit;

(2) Consideration should be given to providing a good heat conduction path between the PCB-Substrat und die Packung des Produkts;

(3) Lufttrennwände sollten im Wärmeleitungspfad vermieden werden. Ist dies der Fall, können wärmeleitende Materialien zur Befüllung verwendet werden.