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El SMT (tecnología de encapsulamiento de superficie) aumenta la densidad de instalación de los equipos electrónicos, reduce el área de disipación de calor efectiva y afecta seriamente la fiabilidad del aumento de temperatura del equipo. Por lo tanto, el estudio del diseño térmico es muy importante. La razón directa del aumento de la temperatura de la placa de circuito impreso es la existencia de dispositivos de consumo de energía del circuito. Los dispositivos electrónicos tienen diferentes grados de consumo de energía y la intensidad de calentamiento varía con el tamaño del consumo de energía. Dos fenómenos de aumento de la temperatura en la placa de circuito impreso: aumento de la temperatura local o aumento de la temperatura en grandes áreas; Aumento de temperatura a corto plazo o aumento de temperatura a largo plazo.
Placa de circuito impreso recubierta de calor
Al analizar el consumo de energía de los PCB recubiertos de calor, generalmente se analizan los siguientes aspectos:
Consumo de electricidad: análisis del consumo de electricidad por unidad de superficie; Analizar la distribución del consumo de energía en el tablero de pcb.
Estructura de la placa de circuito impreso: tamaño de la placa de circuito impreso; Material de la placa de circuito impreso.
Método de instalación de la placa de circuito impreso: método de instalación (como instalación vertical, instalación horizontal); Condiciones de sellado y distancia de la manga.
Radiación térmica: coeficiente de radiación de la superficie de la placa de circuito impreso; La diferencia de temperatura entre la placa de circuito impreso y la superficie adyacente y su temperatura absoluta.
Conducción térmica: instalación de radiadores; Conducción de otras estructuras de montaje.
Convección térmica: convección natural; Convección de enfriamiento forzado.
El análisis de los factores anteriores en la placa de circuito impreso es una forma eficaz de resolver el problema del aumento de temperatura de la placa de circuito impreso, y estos factores a menudo están interrelacionados y dependen entre sí en el producto y el sistema. La mayoría de los factores deben analizarse en función de la situación real, y solo para una situación real específica se pueden calcular o estimar con precisión parámetros como el aumento de la temperatura y el consumo de energía.
Principio de la placa de circuito impreso recubierta de calor
1) selección de materiales
Debido al paso de la corriente eléctrica más la temperatura ambiente especificada, el aumento de la temperatura del conductor de la placa de circuito impreso no debe exceder los 125 à (valores típicos utilizados habitualmente. puede variar según la placa de circuito seleccionada). Debido a que los componentes instalados en la placa de impresión también emiten un poco de calor, lo que afecta la temperatura de trabajo, estos factores deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar el material y diseñar la placa de impresión. La temperatura en el punto caliente no debe exceder de 125 à, y se debe seleccionar una lámina de cobre más gruesa en la medida de lo posible. En casos especiales, se puede elegir una placa de base de aluminio o cerámica con baja resistencia térmica. El uso de estructuras de varias capas ayuda a recubrir el PCB en caliente. Aprovechar al máximo el diseño de componentes, láminas de cobre, ventanas abiertas, agujeros de disipación de calor y otras tecnologías para establecer un canal razonable y eficaz de baja resistencia térmica para garantizar la disipación de calor sin problemas de los pcb.
2) configuración del agujero de disipación de calor
El diseño de algunos agujeros de disipación de calor y agujeros ciegos puede aumentar efectivamente el área de disipación de calor, reducir la resistencia térmica y aumentar la densidad de potencia de la placa de circuito. Por ejemplo, se instalan agujeros en las almohadillas de los dispositivos lccc. Durante la producción del circuito, se utiliza soldadura para llenar el circuito, mejorando así su conductividad térmica. El calor generado durante el funcionamiento del circuito se puede transmitir rápidamente a la capa de disipación de calor metálica a través de agujeros o agujeros ciegos o se puede instalar en la lámina de cobre en la parte posterior para la disipación de calor. En algunos casos específicos, las placas de circuito con capas de disipación de calor están especialmente diseñadas y utilizadas, y los materiales de disipación de calor suelen ser materiales de cobre / molibdeno, como las placas impresas utilizadas en algunas fuentes de alimentación modulares.
3) uso de materiales conductores para placas de circuito impreso recubiertas térmicas
Para reducir la resistencia térmica durante la conducción de calor, se utilizan materiales conductores de calor en la superficie de contacto entre el dispositivo de alto consumo de energía y el sustrato para mejorar la eficiencia de la conducción de calor.
4) método de proceso
Algunas áreas con equipos instalados en ambos lados son propensas a altas temperaturas locales. Para mejorar las condiciones de disipación de calor, se puede agregar una pequeña cantidad de cobre fino a la pasta de soldadura. después de la soldadura por flujo, el punto de soldadura debajo del dispositivo tendrá cierta altura. Esto aumenta la brecha entre el equipo y la placa de impresión y aumenta la disipación de calor por convección.
Los PCB se ven afectados por diversos tipos de calor, y las condiciones típicas de límite térmico que se pueden aplicar incluyen: convección natural o forzada de la superficie delantera y trasera, radiación térmica de la superficie delantera o trasera, conducción desde el borde del PCB hasta la carcasa del equipo, conducción a través de conectores rígidos o flexibles a otros pcb, conducción desde El PCB hasta el soporte (conexión o Unión de pernos), Y la conducción de las aletas térmicas entre las dos capas intermedias de los pcb. En la actualidad, hay diversas formas de herramientas de simulación térmica, incluidas herramientas básicas de modelado y análisis térmico para analizar estructuras arbitrarias, herramientas de dinámica de fluidos computacional (cfd) para análisis de flujo / transferencia de calor del sistema y herramientas de aplicación de PCB para modelado detallado de PCB y componentes. Acelerar el PCB de revestimiento térmico basado en la experiencia verificada proporcionada sin afectar y ayudar a mejorar los indicadores de rendimiento eléctrico del sistema. Basado en la estimación del análisis sistemático y térmico y el diseño térmico a nivel de dispositivo, los resultados del diseño térmico se predicen a través de la simulación térmica a nivel de placa, se encuentran defectos de diseño y se proporcionan soluciones a nivel de sistema o soluciones a nivel de dispositivo de cambio. La efectividad del diseño térmico se probó a través de la medición del rendimiento térmico y se evaluó la aplicabilidad y efectividad del esquema. A través de la predicción y el diseño del proceso práctico continuo del ciclo de retroalimentación de medición, el modelo de simulación térmica se modifica y acumula para acelerar la velocidad de la simulación térmica, mejorar la precisión de la simulación térmica y complementar la experiencia del PCB de revestimiento térmico.
