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El calor generado por el funcionamiento del dispositivo electrónico hace que la temperatura interior del dispositivo aumente rápidamente. Si el calor no se disipa a tiempo, el Equipo seguirá aumentando, el equipo fallará debido al sobrecalentamiento y la fiabilidad del equipo electrónico disminuirá. Por lo tanto, es muy importante calentar la placa de circuito.
1. análisis del coeficiente de aumento de temperatura de la placa de circuito impreso
La razón directa del aumento de la temperatura de los PCB es la existencia de dispositivos de potencia de circuito, los dispositivos electrónicos tienen diferentes grados de consumo de energía, y la intensidad de calentamiento cambia con el consumo de energía.
Dos fenómenos de aumento de temperatura en la placa de circuito impreso:
(1) aumento de temperatura local o a gran escala;
(2) aumento de la temperatura a corto plazo o aumento de la temperatura a largo plazo.
El análisis de potencia térmica de los PCB generalmente se analiza desde los siguientes aspectos.
1. consumo de electricidad
(1) análisis del consumo de electricidad por unidad de superficie;
(2) analizar la distribución del consumo de energía en el tablero de pcb.
2. estructura de la placa de circuito impreso
(1) tamaño de la placa de impresión;
(2) material de placa de circuito impreso.
3. método de instalación de la placa de circuito impreso
(1) método de instalación (como instalación vertical, instalación horizontal);
(2) condiciones de sellado y distancia de la carcasa.
4. radiación térmica
(1) coeficiente de radiación de la superficie de la placa impresa;
(2) la diferencia de temperatura entre la placa de circuito impreso y la superficie adyacente y su temperatura absoluta;
5. conducción térmica
(1) instalar radiadores;
(2) conductividad eléctrica de otras piezas estructurales instaladas.
6. convección térmica
(1) convección natural;
(2) convección de enfriamiento forzado.
El análisis de los factores anteriores a partir de los PCB es una forma eficaz de resolver el aumento de temperatura de la placa de circuito impreso. en los productos y sistemas, estos factores a menudo están interrelacionados y dependientes. la mayoría de los factores deben analizarse de acuerdo con la situación real. solo para una situación real específica se pueden calcular o estimar correctamente parámetros como el aumento de temperatura y el consumo de energía.
2. modo de disipación de calor de la placa de circuito
1. dispositivos de alta calefacción con radiadores y placas térmicas
Cuando un pequeño número de componentes en el PCB tienen un alto calor (menos de 3), se puede agregar un disipador de calor o un tubo de conducción térmica al dispositivo de calentamiento. Cuando la temperatura no se puede bajar, se puede utilizar un disipador de calor con ventilador para mejorar el efecto de disipación de calor. Cuando el número de dispositivos de calefacción es grande (más de 3), se pueden utilizar grandes radiadores (placas). Es un disipador de calor especial personalizado en función de la posición y la altura del dispositivo de calefacción en la placa de pcb, o un gran disipador de calor plano que puede cortar diferentes posiciones de altura del componente. La cubierta de disipación de calor se abrocha en su conjunto en la superficie del componente, y la disipación de calor entra en contacto con cada componente. Sin embargo, debido a la mala consistencia de los componentes, el efecto de disipación de calor no es bueno. Por lo general, se agregan almohadillas suaves de cambio de fase térmica a la superficie del componente para mejorar el efecto de disipación de calor.
2. disipación de calor a través de la placa de PCB
En la actualidad, las placas de PCB se utilizan ampliamente como láminas de cobre recubiertas de cobre / láminas de vidrio epoxidadas o láminas de vidrio de resina novol, así como una pequeña cantidad de láminas de cobre recubiertas de papel. Aunque estos sustratos tienen excelentes propiedades eléctricas y de procesamiento, su disipación de calor es pobre. Como método de disipación de calor de los elementos de alta calefacción, el calor es difícil de transmitir a través de la resina del propio pcb, sino que se emite desde la superficie del elemento al aire circundante. Sin embargo, a medida que los productos electrónicos entran en la era de la miniaturización de los componentes, la instalación de alta densidad y el montaje de alto calor, la disipación de calor solo a través de la superficie de los componentes con una superficie muy pequeña no es suficiente. Al mismo tiempo, debido al uso generalizado de componentes de montaje de superficie como qfps y bga, una gran cantidad de calor generado por los componentes se transmitirá a la placa de pcb. Por lo tanto, la mejor manera de resolver el problema de disipación de calor es mejorar la capacidad de disipación de calor del PCB que entra en contacto directo con el elemento de calefacción y transmitirlo o emitirlo a través de la placa de pcb.
3. adoptar un diseño de cableado razonable para lograr la disipación de calor
Debido a la mala conductividad térmica de la resina en la hoja, mientras que los cables y agujeros de cobre son buenos conductores eléctricos, el aumento de la tasa residual de la lámina de cobre y el aumento de los agujeros de conducción térmica son los principales medios de disipación de calor.
Para evaluar la capacidad de disipación de calor del pcb, es necesario calcular la conductividad térmica equivalente (nueve eq) del sustrato aislado del pcb, que consta de varios materiales con diferentes conductividad térmica.
4. para los equipos refrigerados por aire de convección libre, es mejor organizar los circuitos integrados (u otros dispositivos) longitudinalmente o horizontalmente.
5. el equipo en la misma placa de impresión debe organizarse en la medida de lo posible en función de su valor calórico y grado de disipación de calor. Los equipos con bajo valor calórico o poca resistencia al calor (como pequeños Transistor de señal, pequeños circuitos integrados, condensadores electroliticos, etc.) deben colocarse en la parte superior (entrada) del flujo de aire de refrigeración. Los equipos con alto valor calórico o buena resistencia al calor (como Transistor de potencia, circuitos integrados grandes, etc.) se colocan en la parte más baja del flujo de aire de enfriamiento.
6. en dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia deben colocarse lo más cerca posible del borde de la placa impresa para acortar la ruta de transferencia de calor; En dirección vertical, los dispositivos de alta potencia están dispuestos lo más cerca posible de la placa de circuito impreso para reducir el impacto de estos dispositivos en la temperatura de otros dispositivos cuando funcionan.
7. es mejor colocar el dispositivo de detección de temperatura en la zona con la temperatura más baja (como en la parte inferior del equipo), no colocarlo directamente por encima del dispositivo de calefacción, y es mejor escalonar varios dispositivos en el plano horizontal.
8. la disipación de calor de la placa de circuito impreso en el equipo depende principalmente del flujo de aire, por lo que la ruta del flujo de aire debe estudiarse en el diseño y el equipo o la placa de circuito impreso deben configurarse razonablemente. El flujo de aire siempre tiende a fluir donde la resistencia es menor, por lo que al configurar el equipo en la placa de circuito impreso, evite tener un mayor espacio aéreo en una determinada área. La configuración de varias placas de circuito impreso en toda la máquina debe prestar atención al mismo problema.
9. evite la concentración de puntos calientes en los pcb, distribuya la fuente de alimentación uniformemente en la placa de PCB tanto como sea posible y mantenga el rendimiento de temperatura de la superficie de los PCB uniforme y consistente. A menudo es difícil lograr una distribución estricta y uniforme durante el diseño, pero es necesario evitar áreas con una densidad de potencia excesiva para no afectar el funcionamiento normal de todo el circuito. Si es posible, es necesario analizar las propiedades térmicas de los circuitos impresos. Por ejemplo, los módulos de software de análisis de indicadores de rendimiento térmico añadidos a algunos programas informáticos profesionales de diseño de PCB pueden ayudar a los diseñadores a optimizar el diseño del circuito.
10. coloque el equipo con mayor consumo de energía y disipación de calor cerca de la posición óptima de disipación de calor. A menos que haya un dispositivo de enfriamiento cerca de la placa de circuito impreso, no coloque el elemento térmico en las esquinas y bordes de la placa de circuito impreso. al diseñar el dispositivo con la mayor resistencia de la fuente de alimentación posible, elija el dispositivo más grande y tenga suficiente espacio de disipación de calor al ajustar el diseño de la Placa de impresión.
