Leiterplattentechnisch - Top Ten PCB-Wärmeableitungsmethoden, die beherrscht werden müssen

Für elektronische Geräte wird während des Betriebs eine bestimmte Menge Wärme erzeugt, so dass die Innentemperatur der Geräte schnell ansteigt. Wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeführt wird, erwärmt sich das Gerät weiter und das Gerät versagt aufgrund von Überhitzung. Die Zuverlässigkeit der elektronischen Geräte Performance wird abnehmen.

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.

01 Wärmeableitung durch die Leiterplatte selbst Die derzeit weit verbreiteten Leiterplatten sind kupferplattierte/epoxidglastuchsubstrate oder Phenolharzglastuchsubstrate sowie eine kleine Menge papierbasierter kupferplattierter Leiterplatten.

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.

Gleichzeitig wird aufgrund des umfangreichen Einsatzes von Oberflächenmontagekomponenten wie QFP und BGA eine große Menge an Wärme, die von den Komponenten erzeugt wird, auf die Leiterplatte übertragen. Daher ist der beste Weg, das Problem der Wärmeableitung zu lösen, die Wärmeableitungskapazität der Leiterplatte selbst zu verbessern, die in direktem Kontakt mit dem Heizelement steht, durch die Leiterplatte. Geführt oder bestrahlt.

â Ä ¼Fügen Sie Wärmeableitung Kupferfolie und Kupferfolie mit großflächiger Stromversorgung hinzu

Äh ¼Heat via

â Ä ¼Kupfer wird auf der Rückseite des IC freigelegt, um den thermischen Widerstand zwischen der Kupferhaut und der Luft zu verringern

Leiterplattenlayout

Wärmeempfindliche Geräte werden im kalten Windbereich platziert.

Das Temperaturerfassungsgerät befindet sich in der heißesten Position.

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 Wärmebeständigkeit (wie kleine Signaltransistoren, kleine integrierte Schaltkreise, Elektrolytkondensatoren usw.) sollten in den Kühlluftstrom gestellt werden. Der oberste Durchfluss (am Eingang), die Geräte mit großer Wärme- oder Wärmebeständigkeit (wie Leistungstransistoren, großflächige integrierte Schaltkreise usw.) sind am weitesten dem Kühlluftstrom nachgelagert.

In horizontaler Richtung sind die Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Kante der Leiterplatte angeordnet, um den Wärmeübertragungsweg zu verkürzen; In vertikaler Richtung sind die Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Oberseite der Leiterplatte angeordnet, um den Einfluss dieser Geräte auf die Temperatur anderer Geräte zu verringern.

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 fließen. 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.

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

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

Empfohlener Komponentenabstand:

02 Hochwärmeerzeugende Komponenten sowie Heizkörper und wärmeleitende Platten. Wenn sich einige Komponenten in der Leiterplatte befinden, die große Mengen an Wärme erzeugen (weniger als 3), können Sie den wärmeerzeugenden Komponenten einen Heizkörper oder eine Wärmeleitung hinzufügen. Wenn die Temperatur nicht gesenkt werden kann, wird ein Heizkörper mit einem Ventilator verwendet, um den Wärmeableitungseffekt zu verstärken.

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 es ist 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.

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

04 Nehmen Sie ein vernünftiges Verdrahtungsdesign an, 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 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.

05 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 Wärmebeständigkeit (wie kleine Signaltransistoren, kleine integrierte Schaltkreise, Elektrolytkondensatoren usw.) sollten in Kühlung platziert werden. Der oberste Durchfluss (am Eingang) des Luftstroms und die Geräte mit großer Wärmeerzeugung oder guter Wärmebeständigkeit (wie Leistungstransistoren, große integrierte Schaltkreise usw.) werden am weitesten nach dem Kühlluftstrom platziert.

06 In horizontaler Richtung werden Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Kante der Leiterplatte platziert, um den Wärmeübertragungsweg zu verkürzen; In vertikaler Richtung werden Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Oberseite der Leiterplatte platziert, um die Temperatur anderer Geräte zu senken, wenn diese Geräte arbeiten. Einfluss.

07 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 fließen. 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 ebenfalls auf das gleiche Problem achten.

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

09 Platzieren Sie die Komponenten mit dem höchsten Stromverbrauch und der höchsten Wärmeerzeugung in der Nähe der besten Position für die Wärmeableitung. Stellen Sie keine Hochheizgeräte an den Ecken und Randkanten der Leiterplatte auf, es sei denn, ein Kühlkörper ist in der Nähe angeordnet. Wählen Sie bei der Gestaltung des Leistungswiderstands so viel wie möglich ein größeres Gerät 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 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.