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El calor generado por el equipo electrónico durante su funcionamiento hace que la temperatura interna del equipo aumente rápidamente. Si el calor no se emite a tiempo, el Equipo seguirá calentándose, el equipo fallará debido al sobrecalentamiento y la fiabilidad del equipo electrónico se reducirá. Por lo tanto, el tratamiento de disipación de calor de la placa de circuito impreso es muy importante.
Análisis de los factores de aumento de la temperatura de la placa de circuito impreso
La razón directa del aumento de la temperatura de la placa de PC es la existencia de dispositivos de consumo de energía del circuito, los niveles de consumo de energía de los dispositivos electrónicos son diferentes, y la intensidad de calentamiento varía con el consumo de energía.
Dos fenómenos de aumento de temperatura en placas de circuito impreso:
(1) aumento de temperatura local o aumento de temperatura a gran escala;
(2) aumento de la temperatura a corto plazo o aumento de la temperatura a largo plazo.
Al analizar el tiempo de trabajo térmico de la placa de circuito impreso, generalmente se analiza desde los siguientes aspectos.
1. consumo de electricidad
(1) analizar el consumo de electricidad por unidad de superficie;
(2) analizar la distribución del consumo de energía en la placa de circuito.
2. estructura de la placa de circuito
(1) tamaño de la placa de pc;
(2) material de sustrato de PC.
3. cómo instalar una 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) la tasa de emisión de la superficie de la placa de circuito impreso;
(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) conducción de otras estructuras de montaje.
6. convección térmica
(1) convección natural;
(2) convección de enfriamiento forzado.
Analizar los factores anteriores desde la perspectiva de la placa de circuito impreso es una forma efectiva de resolver el aumento de temperatura de la placa de circuito impreso. Estos factores tienden a estar interrelacionados y dependientes en los productos y sistemas. La mayoría de los factores deben analizarse de acuerdo con la situación real. Solo una situación real específica puede calcular o estimar con mayor precisión parámetros como el aumento de la temperatura y el consumo de energía.
Método de disipación de calor de la placa de circuito impreso
1. dispositivo de alta calefacción con disipador de calor y placa térmica
Cuando un pequeño número de elementos en la placa de circuito impreso producen una gran cantidad de calor (menos de 3), se puede agregar un disipador de calor o un tubo de calor al elemento 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 puede utilizar una gran tapa de disipación de calor (placa), que es un disipador de calor especial personalizado en función de la posición y altura del dispositivo de calefacción en la placa de circuito impreso, o una gran placa plana para la disipación de calor, en la que se cortan las posiciones de los componentes a diferentes alturas. La tapa de disipación de calor se abrocha en su conjunto en la superficie del componente y entra en contacto con cada componente para disipar el calor. Sin embargo, debido a la mala consistencia de la altura durante el montaje y soldadura de los componentes, 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 componente para mejorar el efecto de disipación de calor.
2. disipación de calor a través de la propia placa de circuito PCB
En la actualidad, las placas de circuito PCB ampliamente utilizadas son sustratos de tela de vidrio recubiertos de cobre / epoxidado o sustratos de tela de vidrio de resina novol, así como un pequeño número de placas de cobre cubiertas 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, es casi imposible esperar que la resina de la propia placa de circuito impreso disipe el calor, sino que emite el calor de 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 alta fiebre, 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 a gran escala de componentes de montaje de superficie como qfps y bga, el calor generado por los componentes se transmite en grandes cantidades a la placa de circuito 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. La placa de circuito conduce o irradia.
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 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 la placa de circuito impreso, es necesario calcular la conductividad térmica equivalente (nueve equivalentes) de un material compuesto por varios materiales con diferentes conductividad térmica como sustrato aislante de la placa de circuito impreso.
4. para los equipos que utilizan refrigeración por aire de convección libre, es mejor organizar circuitos integrados (u otros equipos) verticalmente o horizontalmente.
5. los equipos de 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 poca o mala generación de calor (como pequeños Transistor de señal, circuitos integrados pequeños, condensadores electroliticos, etc.) deben colocarse en la parte superior (entrada) del flujo de aire de enfriamiento, y los equipos con gran generación de calor o resistencia al calor (como Transistor de potencia, circuitos integrados grandes, etc.) deben colocarse en la parte inferior del flujo de aire de enfriamiento.
6. en dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia están dispuestos lo más cerca posible de los bordes de la placa de circuito impreso para acortar la ruta de transferencia de calor; En dirección vertical, los dispositivos de alta potencia están dispuestos lo más cerca posible de la parte superior de la placa de circuito impreso para reducir el impacto de estos dispositivos en otros dispositivos. Efectos de la temperatura.
7. 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.
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. Cuando el aire fluye, siempre tiende a fluir donde la resistencia es baja, por lo que cuando se configura el equipo en la placa de circuito impreso, se evita dejar mucho espacio en una determinada Zona. La configuración de varias placas de circuito impreso en toda la máquina también debe prestar atención al mismo problema.
9. evite la concentración de puntos calientes en la placa de circuito impreso, distribuya la fuente de alimentación uniformemente en la placa de circuito impreso en la medida de lo posible y mantenga la temperatura y el rendimiento uniformes y consistentes en la superficie de la placa de circuito impreso. Por lo general, es difícil lograr una distribución estricta y uniforme durante el diseño, 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 al software profesional de diseño de placas de circuito PCB pueden ayudar a los diseñadores a optimizar el diseño del circuito.
10. coloque el equipo con mayor consumo de energía y generación de calor cerca de la posición óptima de disipación de calor. No coloque dispositivos de alta fiebre en las esquinas y bordes periféricos de la placa de circuito impreso, a menos que haya radiadores cerca. al diseñar resistencias de potencia, elija los dispositivos lo más grandes posible y permita que tengan suficiente espacio de disipación de calor al ajustar el diseño de la placa de circuito impreso.
11. al conectar los radiadores altos al sustrato, la resistencia térmica entre ellos debe reducirse en la medida de lo posible. 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 un cierto área de contacto para la disipación de calor del dispositivo.
12. el dispositivo está conectado al sustrato:
(1) minimizar la longitud del cable del equipo;
(2) al seleccionar dispositivos de alta potencia, se debe considerar la conductividad térmica del material del cable y, si es posible, tratar de seleccionar el cable con la sección transversal más grande;
(3) elija un dispositivo con más pines.
13. selección del embalaje del equipo:
(1) al considerar el diseño térmico, preste atención a la descripción del embalaje del equipo y su conductividad térmica;
(2) considerar proporcionar una buena ruta de conducción de calor entre el sustrato y el paquete del dispositivo;
(3) se debe evitar la separación del aire en la ruta de conducción de calor. Si es así, se puede rellenar con un material conductor térmico.
