L'actualité PCB - Facteurs d'influence de l'augmentation de la température des PCB et leurs solutions

Résumé: il est bien connu que la chaleur générée par les appareils électroniques pendant leur fonctionnement provoque une augmentation rapide de la température interne de l'appareil. Si la chaleur n'est pas dissipée à temps, l'appareil continuera à chauffer, l'appareil échouera en raison de la surchauffe et la fiabilité de l'électronique sera réduite. Les plaques Dissipateurs de chaleur sont donc très importantes.

Le facteur direct de l'augmentation de la température du PCB est la présence d'éléments consommateurs d'électricité, l'intensité du chauffage varie avec la consommation d'électricité.

Plusieurs facteurs qui influent sur l'augmentation de la température des cartes de circuits imprimés et comment les résoudre

Il y a deux phénomènes de hausse de température.

1. élévation de température locale ou élévation de température globale;

2. Augmentation de la température à court terme ou augmentation de la température à long terme.

Pour des raisons détaillées, l'analyse est généralement effectuée à partir des aspects suivants.

1. Consommation d'énergie

(1) Analyse de la consommation d'électricité par unité de surface;

(2) Analyser la distribution de la consommation d'énergie sur le PCB.

2. Structure de PCB

(1) dimensions;

2) matériaux.

3. Comment installer un PCB

(1) Méthode d'installation (p. ex. installation verticale, installation horizontale);

(2) Conditions d'étanchéité et distance du manchon.

4. Rayonnement thermique

(1) l'émissivité de la surface du PCB;

(2) La différence de température entre le PCB et la surface adjacente et sa température absolue;

5. Conduction thermique

(1) installer un radiateur;

(2) conduction d'autres composants structurels installés.

6. Convection thermique

(1) convection naturelle;

(2) convection par refroidissement forcé.

L'analyse des facteurs ci - dessus à partir d'un PCB est un moyen efficace de résoudre le problème de l'augmentation de la température du PCB. Selon renze Wuzhou, ces facteurs sont généralement liés aux produits et aux systèmes et sont interdépendants. La plupart des facteurs doivent être analysés en fonction de la situation réelle. Les paramètres tels que l'élévation de température, la consommation d'énergie, etc. ne peuvent être correctement calculés ou estimés que sur la base de situations pratiques spécifiques.

La solution

Unité de production de chaleur élevée avec radiateur et plaque conductrice de chaleur

Un radiateur ou un caloduc peut être ajouté à l'appareil lorsqu'un petit nombre de pièces dans le PCB produisent beaucoup de chaleur (moins de 3). Lorsque la température ne peut pas être abaissée, un radiateur avec ventilateur peut être utilisé pour améliorer la dissipation de chaleur. Lorsque le nombre de pièces est important (plus de 3), il est possible d'utiliser un couvercle de dissipation thermique plus grand (plaque), qui est un radiateur spécial adapté à la position et à la hauteur de l'appareil de chauffage sur un PCB ou un PC. Placez les parties supérieure et inférieure des différentes pièces. Le panneau d'isolation thermique est fixé dans son ensemble sur la surface des composants et est en contact avec chaque composant pour rayonner de la chaleur. Cependant, la dissipation de chaleur est mauvaise en raison de la mauvaise consistance des composants lors du soudage.

Refroidissement par le PCB lui - même

Les PCB couramment utilisés aujourd'hui sont des substrats en tissu de verre recouverts de cuivre / époxy ou des substrats en tissu de verre en résine phénolique et utilisent une petite quantité de papier pour recouvrir le stratifié de cuivre. Bien que ces substrats présentent d'excellentes propriétés électriques et d'usinage, leurs propriétés de dissipation thermique sont médiocres. En tant que chemin de dissipation de chaleur pour les composants hautement générateurs de chaleur, il est difficile de s'attendre à ce que la chaleur soit conductrice de la résine du PCB lui - même, mais rayonne de la chaleur de la surface du composant vers l'air ambiant. Cependant, alors que l'électronique entre dans l'ère de la miniaturisation, de l'installation à haute densité et de l'assemblage à haute température, il ne suffit pas de rayonner de la chaleur sur les surfaces des composants de petites surfaces. Dans le même temps, une grande partie de la chaleur générée par les composants est transférée au PCB en raison du grand nombre de composants montés en surface tels que qfp et BGA. Par conséquent, la meilleure façon de résoudre le problème de la dissipation de chaleur est d'augmenter la capacité de dissipation de chaleur du PCB lui - même qui est en contact direct avec l'élément chauffant. Conduction ou émission.

Avec une conception de disposition raisonnable pour la dissipation de chaleur

En raison de la mauvaise conductivité thermique de la résine sur la carte, les fils et les trous de cuivre sont de bons conducteurs thermiques, l'hydratation PCB considère l'augmentation du taux résiduel de cuivre et l'augmentation des trous chauds comme le principal moyen de dissipation de chaleur.

Pour évaluer la capacité de dissipation thermique d'un PCB, il est nécessaire de calculer la conductivité thermique équivalente d'un matériau composite composé de différents matériaux de conductivité thermique différente.

Pour les appareils refroidis par air à convection libre, il est préférable de disposer les circuits intégrés (ou autres appareils) longitudinalement ou transversalement.

Selon leur chaleur et leur dissipation de chaleur, ils doivent être placés sur le même morceau de PCB. Les dispositifs présentant une faible résistance à la chaleur ou une mauvaise résistance à la chaleur (tels que les petits Transistors de signal, les petits circuits intégrés, les condensateurs électrolytiques, etc.) doivent être placés. Le débit le plus élevé du flux d'air de refroidissement (à l'entrée), les appareils produisant beaucoup de chaleur ou de chaleur (tels que les transistors de puissance, les grands circuits intégrés, etc.) sont situés le plus en aval du flux d'air de refroidissement.

Dans le sens horizontal, les composants à haute puissance doivent être aussi proches que possible du bord du PCB pour raccourcir le chemin de transfert de chaleur. Dans la direction verticale, les composants à haute puissance doivent être placés aussi près que possible du haut du PCB afin de réduire la température des autres composants pendant le fonctionnement.

Les composants sensibles à la température doivent être placés dans une zone où la température est la plus basse (par exemple, au bas de l'appareil). Ne le placez pas directement au - dessus du dispositif de chauffage. De préférence, plusieurs dispositifs sont disposés en quinconce dans un plan horizontal.

La dissipation de chaleur du PCB dans l'équipement dépend principalement du flux d'air, de sorte que le chemin du flux d'air doit être étudié lors de la conception et que l'équipement ou le PCB est correctement configuré. Lorsque l'air circule, il a tendance à circuler dans des endroits avec moins de résistance. Par conséquent, lors de la configuration de l'appareil sur une carte de circuit imprimé, vous devez éviter de laisser un grand espace d'air dans une certaine zone. Le même problème doit être noté lors de la configuration de plusieurs cartes de circuit imprimé dans une machine entière.

Évitez la concentration des points chauds sur le PCB, Répartissez la puissance aussi uniformément que possible sur le PCB et maintenez les performances en température de la surface du PCB uniformes. Lors de la conception, il est souvent difficile d'obtenir une distribution strictement uniforme, mais les zones où la densité de puissance est trop élevée doivent être évitées afin que les points chauds n'affectent pas le bon fonctionnement de l'ensemble du circuit. Si nécessaire, il est nécessaire d'effectuer une analyse des propriétés thermiques du circuit imprimé. Par exemple, le module logiciel d'analyse des indicateurs de performance thermique ajouté à certains logiciels de conception de circuits imprimés professionnels peut aider les concepteurs à optimiser la conception de leurs circuits.

Placez les composants qui consomment le plus d'énergie et génèrent le plus de chaleur près de l'emplacement optimal pour dissiper la chaleur. Ne chauffez pas le radiateur à moins qu'il ne soit placé dans les coins et les bords périphériques de la carte de circuit imprimé. Lors de la conception des résistances de puissance, choisissez des dispositifs plus grands que possible et laissez suffisamment d'espace pour la dissipation de chaleur lors de l'ajustement de la disposition de la carte de circuit imprimé.

Lorsque les dispositifs à dissipation thermique élevée sont connectés au substrat, la résistance thermique entre eux doit être minimisée. Pour mieux répondre aux exigences de caractérisation thermique, il est possible d'utiliser un matériau thermiquement conducteur (tel qu'une couche de gel de silice thermiquement conducteur) sur la face inférieure de la puce et de conserver une certaine surface de contact pour disperser le dispositif.

Connexion du composant au substrat

(1) Minimiser la longueur des conducteurs de composants;

(2) lors du choix des éléments de forte puissance, il faut tenir compte de la conductivité thermique du matériau de la sonde, en choisissant la plus grande sonde de section possible;

(3) Choisissez un composant avec un grand nombre de broches.

Choix d'emballage d'équipement

(1) lors de l'examen de la conception de la dissipation thermique, veuillez prêter attention aux instructions d'emballage et à la conductivité thermique des composants;

(2) Il faut envisager de fournir un bon chemin thermique entre le substrat et le boîtier du dispositif;

(3) La séparation de l'air doit être évitée dans le chemin de conduction thermique. Dans ce cas, le remplissage peut être réalisé à l'aide d'un matériau thermiquement conducteur.