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Resumen: como todos sabemos, el calor generado por los dispositivos electrónicos durante su funcionamiento puede causar un rápido aumento de la temperatura interna del dispositivo. Si el calor no se disipa a tiempo, el Equipo seguirá calentándose, el equipo fallará debido al sobrecalentamiento y la fiabilidad del equipo electrónico se reducirá. Por lo tanto, la placa de disipación de calor es muy importante.
El factor directo del aumento de la temperatura de los PCB es la existencia de consumibles eléctricos, y la intensidad de calentamiento cambia con el consumo de energía.
Varios factores que afectan el aumento de la temperatura de la placa de circuito impreso y sus soluciones
Hay dos fenómenos de aumento de la temperatura.
1. aumento de la temperatura local o aumento de la temperatura global;
2. aumento de temperatura a corto plazo o aumento de temperatura a largo plazo.
Por razones detalladas, el análisis suele hacerse desde los siguientes aspectos.
1. consumo de energía
(1) análisis del consumo de electricidad por unidad de superficie;
(2) analizar la distribución del consumo de energía en los pcb.
2. estructura de PCB
(1) tamaño;
(2) materiales.
3. cómo instalar PCB
(1) métodos de instalación (como instalación vertical, instalación horizontal);
(2) condiciones de sellado y distancia de la manga.
4. radiación térmica
(1) la tasa de emisión de la superficie del pcb;
(2) la diferencia de temperatura entre el PCB y la superficie adyacente y su temperatura absoluta;
5. conducción térmica
(1) instalar radiadores;
(2) conducción de otros componentes estructurales de instalación.
6. convección térmica
(1) convección natural;
(2) convección de enfriamiento forzado.
El análisis de los factores anteriores desde el PCB es una forma eficaz de resolver el problema del aumento de temperatura del pcb. Runze Wuzhou cree que estos factores suelen estar relacionados con productos y sistemas y son interdependientes. La mayoría de los factores deben analizarse en función de la situación real. Solo de acuerdo con la situación real específica se pueden calcular o estimar correctamente parámetros como el aumento de temperatura y el consumo de energía.
Solución
Dispositivo de alta calefacción con disipador de calor y placa térmica
Cuando una pequeña cantidad de piezas en el PCB genera una gran cantidad de calor (menos de 3), se puede agregar un disipador de calor o un tubo de calor al equipo. 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 piezas es grande (más de 3), se pueden utilizar tapas de disipación de calor más grandes (placas), que son radiadores especiales personalizados en función de la posición y altura del equipo de calefacción en el PCB o PC. grandes radiadores planos. Colocar la parte superior e inferior de los diferentes componentes. El Escudo térmico se fija en su conjunto a la superficie del componente y entra en contacto con cada uno de ellos para irradiar calor. Sin embargo, debido a la mala consistencia de los componentes durante el proceso de soldadura, el efecto de disipación de calor no es bueno.
Enfriamiento a través del propio PCB
En la actualidad, los PCB ampliamente utilizados son sustratos de tela de vidrio recubiertos de cobre / epoxidado o sustratos de tela de vidrio de resina epoxi, y se utilizan un pequeño número de laminados recubiertos de cobre a base de papel. Aunque estos sustratos tienen excelentes propiedades eléctricas y propiedades de procesamiento, sus propiedades de disipación de calor son malas. Como ruta de disipación de calor de los componentes de alta fiebre, es difícil esperar que el calor se transmita desde la resina del propio pcb, sino que irradia calor desde la superficie de los componentes al aire circundante. Sin embargo, a medida que los productos electrónicos entran en la era de la miniaturización, la instalación de alta densidad y el montaje de alto calor, el calor de radiación de la superficie de los componentes de una pequeña superficie no es suficiente. Al mismo tiempo, debido a la gran cantidad de componentes de montaje de superficie (como qfps y bga), la gran cantidad de calor generado por los componentes se transfiere al pcb. Por lo tanto, la mejor manera de resolver el problema de disipación de calor es aumentar la capacidad de disipación de calor del propio PCB en contacto directo con el elemento de calefacción. Conducción o emisión.
Adoptar un diseño razonable para lograr la disipación de calor
Debido a la mala conductividad térmica de la resina en la placa de circuito, los cables y agujeros de cobre son buenos conductores térmicos, y la hidratación de PCB cree que el aumento de la tasa de residuos de cobre y el aumento de los agujeros térmicos son los principales medios de disipación de calor.
Para evaluar la capacidad de disipación de calor de los pcb, es necesario calcular la conductividad térmica equivalente de los materiales compuestos compuestos por varios materiales con diferentes conductividad térmica.
Para los equipos que utilizan refrigeración por aire de convección libre, es mejor colocar los circuitos integrados (u otros equipos) longitudinalmente o horizontalmente.
Dependiendo de su calor y disipación de calor, deben colocarse en el mismo pcb. Se deben colocar dispositivos de bajo calor o poca resistencia al calor (como pequeños Transistor de señal, pequeños circuitos integrados, condensadores electroliticos, etc.). El caudal máximo del flujo de aire de enfriamiento (en la entrada), los dispositivos que producen una gran cantidad de calor o calor (como los Transistor de potencia, los grandes circuitos integrados, etc.) se encuentran en la parte más baja del flujo de aire de enfriamiento.
En dirección horizontal, los componentes de alta potencia deben estar lo más cerca posible del borde del PCB para acortar la ruta de transmisión de calor. En dirección vertical, los componentes de alta potencia deben estar lo más cerca posible de la parte superior del PCB para reducir la temperatura de otros componentes durante el funcionamiento.
Los componentes sensibles a la temperatura deben colocarse en la zona con la temperatura más baja (por ejemplo, en la parte inferior del equipo). No lo coloque directamente sobre el dispositivo de calentamiento. Los múltiples dispositivos están preferentemente escalonados en el plano horizontal.
La disipación de calor de los PCB en el equipo depende principalmente del flujo de aire, por lo que la ruta del flujo de aire debe estudiarse durante el diseño y el equipo o los PCB deben configurarse adecuadamente. Cuando el aire fluye, tiende a fluir donde la resistencia es menor. Por lo tanto, al configurar el equipo en la placa de circuito impreso, se debe evitar dejar un mayor espacio de aire en una determinada área. El mismo problema debe tenerse en cuenta al configurar varias placas de circuito impreso en toda la máquina.
Evitar que los puntos calientes se concentren en los pcb, distribuir la Potencia a los PCB lo más uniformemente posible y mantener el rendimiento de temperatura uniforme en la superficie de los pcb. En el proceso de diseño, generalmente es difícil lograr una distribución estricta y uniforme, pero se deben evitar áreas con una densidad de potencia excesiva para evitar que los puntos calientes afecten el funcionamiento normal de todo el circuito. Si es necesario, 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.
Coloque los componentes con mayor consumo de energía y mayor generación de calor cerca de la posición óptima de disipación de calor. No caliente el disipador de calor a menos que se coloque en las esquinas y bordes periféricos de la placa de circuito impreso. Al diseñar resistencias de potencia, elija dispositivos más grandes tanto como sea posible y deje suficiente espacio de disipación de calor al ajustar el diseño de la placa de circuito impreso.
Cuando los dispositivos de alta disipación de calor están conectados al sustrato, la resistencia térmica entre ellos debe minimizarse. Para cumplir mejor los requisitos de las características térmicas, se pueden utilizar algunos materiales conductores de calor (como una capa de silicona térmica) en la parte inferior del CHIP y mantener una cierta superficie de contacto para dispersar el dispositivo.
Conexión del componente al sustrato
(1) minimizar la longitud de los cables de los componentes;
(2) al seleccionar elementos de alta potencia, se debe considerar la conductividad térmica del material del cable y seleccionar el cable con la sección transversal más grande posible;
(3) seleccionar componentes con un gran número de pines.
Selección de envases de equipos
(1) al considerar el diseño de disipación de calor, preste atención a las instrucciones de embalaje y la conductividad térmica del componente;
(2) se debe considerar proporcionar una buena ruta térmica entre el sustrato y el paquete del dispositivo;
(3) la separación del aire debe evitarse en la ruta de conducción de calor. En este caso, se puede rellenar con un material conductor térmico.
