Tecnología de PCB - Varios métodos de diseño térmico de PCB

1 disipación de calor a través de la propia placa de PCB

En la actualidad, las placas de PCB ampliamente utilizadas son sustratos de tela de vidrio recubiertos de cobre / epoxidado o sustratos de tela de vidrio de resina novolak, y una pequeña cantidad de placas de cobre recubiertas a base de papel. Aunque estos sustratos tienen excelentes propiedades eléctricas y de procesamiento, su disipación de calor es pobre. Como ruta de disipación de calor de los componentes de alta fiebre, es casi imposible esperar que el calor de la resina del propio PCB se transmita, sino que el calor se emita de la superficie de los componentes 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 alta calefacción, no es suficiente confiar únicamente en la disipación de calor de la superficie de los componentes con una superficie muy pequeña. Al mismo tiempo, debido al uso generalizado de componentes de montaje de superficie como qfps y bga, una gran cantidad de calor generado por estos componentes se transfiere a las placas 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 propio PCB en contacto directo con el elemento de calefacción a través de la placa de pcb. Lanzamiento, lanzamiento.

2 componentes de alta calefacción más radiadores y placas térmicas

Cuando un pequeño número de componentes en el PCB generan una gran cantidad de calor (menos de 3), se pueden agregar radiadores o tubos de calor al equipo de calefacción. 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 tapas de disipación de calor (placas), que son radiadores especiales personalizados en función de la posición y altura del dispositivo de calefacción en el pcb, o grandes radiadores planos. se cortan diferentes posiciones de altura del componente. La cubierta de disipación de calor se abrocha en su conjunto en la superficie de los componentes y entra en contacto con cada componente para disipar el calor. Sin embargo, debido a la baja consistencia de los componentes durante el montaje y la soldadura, el efecto de disipación de calor no es bueno. Por lo general, se agrega una almohadilla térmica de cambio de fase térmica suave a la superficie del elemento para mejorar el efecto de disipación de calor.

3 para los equipos que utilizan refrigeración por aire de convección libre, es mejor organizar circuitos integrados (u otros equipos) verticalmente o horizontalmente.

4 adoptar un diseño de cableado razonable para lograr la disipación de calor

Debido a la mala conductividad térmica de la resina en la placa, mientras que los cables y agujeros de cobre son buenos conductores térmicos, 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 de los pcb, es necesario calcular la conductividad térmica equivalente (nueve equivalentes) de los materiales compuestos compuestos por varios materiales con diferentes conductividad térmica, el sustrato aislante de los pcb.

5 los equipos en la misma placa de circuito impreso deben organizarse en la medida de lo posible en función de su valor calórico y grado de disipación de calor. Los equipos con baja generación de calor o poca resistencia térmica (como pequeños Transistor de señal, pequeños circuitos integrados, condensadores electroliticos, etc.) deben colocarse en el enfriamiento. en la parte superior del flujo de aire (entrada), los equipos con alta resistencia térmica o térmica (como Transistor de potencia, grandes circuitos integrados, etc.) deben colocarse en la parte más baja del flujo de aire de enfriamiento.

6 en dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia se colocan lo más cerca posible del borde de la placa de impresión para acortar la ruta de transferencia de calor; En dirección vertical, los dispositivos de alta potencia están lo más cerca posible de la parte superior de la placa de impresión para reducir la temperatura cuando otros dispositivos funcionan. Impacto

7 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. Cuando el aire fluye, siempre tiende a fluir donde la resistencia es baja, por lo que al configurar el equipo en la placa de circuito impreso, evite dejar un gran espacio aéreo en una determinada área. La configuración de varias placas de circuito impreso en toda la máquina también debe prestar atención al mismo problema.

8. es mejor colocar el dispositivo sensible a la temperatura en la zona con la temperatura más baja (como la parte inferior del dispositivo). No lo coloque directamente sobre el dispositivo de calentamiento. Es mejor escalonar varios equipos en el nivel.

9 organizar los componentes con mayor consumo de energía y mayor generación de calor cerca de la posición óptima de disipación de calor. No coloque dispositivos de alto calor en las esquinas y bordes periféricos de la placa impresa, a menos que haya un disipador de calor cerca. al diseñar resistencias de potencia, elija dispositivos lo más grandes posible y permita suficiente espacio de disipación de calor al ajustar el diseño de la placa impresa.

10 el amplificador de potencia de radiofrecuencia o el PCB LED utilizan una base metálica. 11 evite que los puntos calientes se concentren en el PCB y distribuya la Potencia uniformemente en el tablero de PCB en la medida de lo posible, manteniendo el rendimiento de temperatura de la superficie del PCB uniforme y consistente. Durante el proceso de diseño, suele ser difícil lograr una distribución estrictamente 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 posible, es necesario analizar la eficiencia térmica de los circuitos impresos. Por ejemplo, los módulos de software de análisis de indicadores de eficiencia térmica añadidos a algunos programas informáticos profesionales de diseño de PCB pueden ayudar a los diseñadores a optimizar el diseño de circuitos. IV. reseña general 3.1 selección de materiales (1) el aumento de la temperatura del conductor de la placa impresa debido al paso de la corriente eléctrica más la temperatura ambiente prescrita no debe exceder los 125 grados centígrados (valores típicos comunes. puede variar según la placa seleccionada). Debido a que los componentes instalados en la placa de impresión también emiten algo 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 del punto caliente no debe exceder los 125 grados centígrados. En la medida de lo posible, se puede elegir una placa cubierta de cobre más gruesa (2) en circunstancias especiales, se puede elegir una base de aluminio, una base de cerámica y otras placas con menor resistencia térmica. (3) la estructura de varias capas ayuda al diseño térmico de los pcb.

3.2 garantizar la fluidez del canal de disipación de calor (1) aprovechar al máximo la disposición de los componentes, la piel de cobre, la apertura de ventanas y los agujeros de disipación de calor para establecer un canal razonable y eficaz de baja resistencia térmica para garantizar la salida sin problemas de calor al pcb. (2) la instalación de algunos agujeros de disipación de calor y agujeros ciegos puede aumentar efectivamente el área de disipación de calor y reducir la resistencia térmica, y aumentar la densidad de potencia de la placa de circuito. Por ejemplo, se establecen agujeros en las almohadillas de los dispositivos lccc. Durante la producción del circuito, la soldadura lo rellena para mejorar la conductividad térmica. El calor generado durante el funcionamiento del circuito se puede transmitir rápidamente a través de agujeros o agujeros ciegos a la capa de disipación de calor metálica o a la almohadilla 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. Los materiales de disipación de calor suelen ser cobre / molibdeno y otros materiales, como las placas impresas utilizadas en algunas fuentes de alimentación de módulos. (3) el uso de materiales conductores de calor para reducir la resistencia térmica del proceso de conducción de calor, el uso de materiales conductores de calor en la superficie de contacto entre el dispositivo de alto consumo de energía y el sustrato para mejorar la eficiencia térmica. (4) este método de proceso puede causar altas temperaturas locales en algunas áreas instaladas a ambos lados del equipo. Para mejorar las condiciones de disipación de calor, se puede mezclar una pequeña cantidad de cobre pequeño en la pasta de soldadura, y habrá un cierto número de puntos de soldadura debajo del dispositivo después de la soldadura de retorno. alto. Se aumenta la brecha entre el dispositivo y la placa de impresión y se aumenta la disipación de calor por convección.

3.3 requisitos de disposición de los componentes

(1) realizar análisis térmicos de software de los pcb, diseñar y controlar el aumento máximo de temperatura interna;

(2) se puede considerar el diseño e instalación especiales de componentes con alto calor y alta radiación en placas de circuito impreso;

(3) la capacidad térmica de la placa se distribuye uniformemente. Tenga cuidado de no concentrarse en los componentes de alta potencia. Si es inevitable, coloque las piezas cortas aguas arriba del flujo de aire y asegúrese de que el aire de enfriamiento suficiente fluya a través de la zona de concentración de consumo de calor;