L'actualité PCB - Conception thermique de la carte PCB

1. L'importance de la conception thermique de PCB

En plus du travail utile, la majeure partie de l'énergie électrique consommée par l'électronique est convertie en émission de chaleur. La chaleur générée par l'électronique fait monter rapidement la température interne. Si la chaleur n'est pas dissipée à temps, l'appareil continuera à chauffer, les composants échoueront en raison de la surchauffe et la fiabilité de l'électronique diminuera. Le SMT augmente la densité d'installation de l'électronique et réduit la zone de refroidissement efficace, ce qui affecte sérieusement la fiabilité de l'augmentation de température de l'appareil. Il est donc très important d'étudier la conception thermique.

2. Analyse du facteur d'augmentation de la température du circuit imprimé

La cause directe de l'augmentation de la température du PCB est la présence de dispositifs de puissance du circuit, l'électronique a différents degrés de consommation d'énergie, l'intensité de chauffage varie avec la consommation d'énergie.

Deux phénomènes de montée en température des plaques imprimées:

(1) élévation de température locale ou de grande surface;

(2) augmentation de la température à court terme ou augmentation de la température à long terme.

Dans l'analyse de puissance thermique PCB, l'analyse est généralement effectuée à partir des aspects suivants.

2.1 consommation électrique

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

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

2.2 structure de la plaque imprimée

(1) taille de la plaque imprimée;

(2) matériel imprimé de plaque.

2.3 méthode d'installation des plaques imprimées

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

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

2.4 rayonnement thermique

(1) coefficient de rayonnement de la surface de la plaque imprimée;

2° la différence de température entre le circuit imprimé et la surface adjacente et sa température absolue;

2.5 conduction thermique

(1) installer un radiateur;

(2) conduction d'autres composants structurels installés.

2.6 convection thermique

(1) convection naturelle;

(2) convection par refroidissement forcé.

Analyser les facteurs ci - dessus à partir d'un PCB est un moyen efficace de résoudre l'augmentation de la température de la plaque d'impression, généralement dans un produit et un système, ces facteurs sont interconnectés et dépendants, la plupart des facteurs doivent être analysés en fonction de la situation réelle, seuls les paramètres tels que l'augmentation de la température et la consommation d'énergie peuvent être correctement calculés ou estimés pour une situation réelle spécifique.

3. Principes de conception thermique

3.1 choix des matériaux

(1) L'augmentation de température causée par le courant traversant le fil PCB et la température ambiante spécifiée ne doit pas dépasser 125 degrés Celsius (valeurs typiques couramment utilisées). Dépend de la plaque choisie). Étant donné que les composants montés sur la plaque d'impression émettent également de la chaleur, ce qui affecte la température de fonctionnement, ces facteurs doivent être pris en compte lors du choix des matériaux et de la conception de la plaque d'impression. La température du point chaud ne doit pas dépasser 125 degrés Celsius. Choisissez une feuille de cuivre plus épaisse si possible.

(2) dans des cas spéciaux, vous pouvez choisir une petite plaque de résistance thermique à base d'aluminium, à base de céramique et ainsi de suite.

(3) l'utilisation de la structure de panneau multicouche est favorable à la conception thermique du PCB.

3.2 assurez - vous que les canaux de dissipation de chaleur sont ouverts

(1) utilisez pleinement la disposition des éléments, la peau de cuivre, la fenêtre et les trous de refroidissement et d'autres technologies pour établir un canal de faible résistance thermique raisonnable et efficace, afin de s'assurer que la chaleur peut être exportée en douceur vers le PCB.

(2) réglage du trou traversant de dissipation de chaleur

La conception de certains trous traversants et borgnes de dissipation de chaleur peut améliorer efficacement la zone de dissipation de chaleur, réduire la résistance thermique et améliorer la densité de puissance de la carte. Comme vous le faites sur l'unité lccc avec des trous de passage de pad. Au cours de la production du circuit, la soudure est remplie pour améliorer la conductivité thermique, et la chaleur générée lorsque le circuit fonctionne peut être rapidement transférée à la couche de dissipateur de chaleur métallique ou à la mole de cuivre placée à l'arrière. Dans certains cas particuliers, les cartes à circuits imprimés spécialement conçues et utilisées avec une couche dissipateuse de chaleur sont généralement du cuivre / molybdène et d'autres matériaux, tels que les cartes imprimées utilisées dans certains modules d'alimentation.

(3) Utilisation de matériaux conducteurs de chaleur

Pour réduire la résistance thermique lors de la conduction thermique, un matériau conducteur de la chaleur est utilisé sur la face de contact entre le dispositif de forte puissance et le substrat afin d'améliorer l'efficacité de la conduction thermique.

(4) Méthode de processus

Pour améliorer les conditions de dissipation thermique, une petite quantité de cuivre fin peut être incorporée dans la pâte à souder, les points de soudure sous le dispositif après le soudage à reflux auront une certaine hauteur. L'espace entre l'appareil et la plaque d'impression augmente, augmentant la dissipation de chaleur par convection.

3.3 exigences relatives à la disposition des composants

(1) Analyse thermique logicielle du PCB, conception et contrôle de l'augmentation maximale de la température interne;

(2) les composants ayant un chauffage élevé et un rayonnement élevé peuvent être spécialement conçus pour être montés sur des plaques imprimées;

(3) la capacité thermique de la plaque est répartie uniformément. Veillez à ne pas répartir de manière centralisée les gros appareils consommateurs d'électricité. Si cela est inévitable, l'ensemble haut doit être placé en amont du flux d'air et assurer un débit d'air de refroidissement suffisant à travers la zone de concentration de la consommation de chaleur;

(4) rendre le chemin de transfert de chaleur aussi court que possible;

(5) rendre la Section de transfert de chaleur aussi grande que possible;

(6) la disposition des composants doit tenir compte des effets du rayonnement thermique sur les composants environnants. Les éléments et composants sensibles à la chaleur, y compris les dispositifs à semi - conducteurs, doivent être éloignés des sources de chaleur ou isolés;

(7) Les condensateurs (à milieu liquide) sont de préférence éloignés des sources de chaleur;

(8) Veiller à ce que les directions de ventilation forcée et naturelle soient cohérentes;

(9) les conduits d’aération des sous - plaques et des dispositifs ci - joints coïncident avec la direction de ventilation;

10° faire en sorte que les gaz d’admission et d’échappement soient à une distance suffisante, dans la mesure du possible;

(11) Le dispositif de chauffage doit être placé, dans la mesure du possible, au - dessus du produit et, lorsque les conditions le permettent, dans le trajet du flux d’air;

(12) Les pièces à forte chaleur ou à fort courant ne doivent pas être placées dans les coins et les bords de la plaque d’impression, doivent être montées sur des radiateurs dans la mesure du possible et à l’écart des autres appareils, et doivent être protégées contre les passages de dissipation de chaleur;

(13) (petit amplificateur de signal périphérique) utiliser autant que possible un petit dispositif de dérive de température;

(14) utilisez un châssis ou un châssis métallique pour dissiper la chaleur autant que possible.

3.4 Exigences de câblage

(1) Sélection de la plaque (conception rationnelle de la structure de la carte de circuit imprimé);

(2) Les règles de câblage;

(3) Planifier la largeur minimale du canal en fonction de la densité de courant du dispositif; Une attention particulière est accordée au câblage des canaux au niveau des connexions;

(4) Les lignes à courant élevé doivent être aussi superficielles que possible; Dans le cas où les exigences ne peuvent être satisfaites, l'utilisation de barres omnibus peut être envisagée;

(5) Minimiser la résistance thermique de la surface de contact. Par conséquent, la zone conductrice de chauffage doit être augmentée; La surface de contact doit être plane, lisse et peut être enduite de graisse de silicone chaude si nécessaire;

(6) le point de contrainte thermique doit tenir compte des mesures d'équilibre des contraintes et des lignes épaisses;

(7) La méthode de Fenestration en cuivre dissipant la chaleur doit être appliquée, la méthode de Fenestration par soudure par résistance dissipante la chaleur doit être appliquée de manière appropriée;

(8) Cela dépend de l'utilisation possible de la Feuille de cuivre de grande surface;

(9) Les trous de montage au sol sur la plaque d'impression utilisent des entretoises plus grandes, en utilisant pleinement les boulons de montage et la Feuille de cuivre sur la surface de la plaque d'impression pour dissiper la chaleur;

(10) placer des trous métallisés autant que possible, et les trous, la surface du disque sont aussi grands que possible, en s'appuyant sur les trous pour aider à dissiper la chaleur;

11° les dispositifs complémentaires pour la dissipation de chaleur de l’équipement;

12° dans la mesure où une grande surface de feuille de cuivre peut être garantie, la méthode des radiateurs supplémentaires n’est pas appliquée pour des raisons économiques;

(13) la surface appropriée de la Feuille de cuivre de refroidissement de surface (tjâ (0,5 ~ 0,8) tjmax) a été calculée en fonction de la consommation d'énergie de l'équipement, de la température ambiante et de la température de jonction maximale admissible.