Blogue PCB - Conseils de conception de dissipation thermique de carte PCB

1. L'importance de la conception thermique de la carte PCB amplificateur de puissance RF, puce FPGA, produits d'alimentation et autres appareils électroniques consomment de l'énergie électrique pendant le fonctionnement, en plus du travail utile, la plupart du temps convertie en chaleur pour la dissipation. La chaleur produite par l'électronique provoque une augmentation rapide de la température interne. Si la chaleur n'est pas dissipée à temps, l'appareil continuera à se réchauffer, l'appareil échouera en raison de la surchauffe et la fiabilité de l'électronique sera réduite. SMT augmente la densité d'installation de l'électronique, réduit la zone de dissipation de chaleur efficace et l'augmentation de la température de l'appareil affecte gravement la fiabilité. L'étude de la conception thermique est donc très importante. La dissipation de chaleur de la carte PCB est un lien très important, alors quelle est la technologie de dissipation de chaleur de la carte PCB, discutons - en ensemble. Pour les appareils électroniques, une certaine quantité de chaleur est générée pendant le fonctionnement, ce qui entraîne une augmentation rapide de la température interne de l'appareil. Si la chaleur ne se dissipe pas à temps, l'appareil continuera à chauffer et l'appareil échouera en raison de la surchauffe. Les performances de fiabilité des appareils électroniques vont diminuer. Il est donc très important d'avoir un bon traitement de dissipation thermique de la carte.

2. Analyse du facteur d'augmentation de la température de la carte imprimée la cause directe de l'augmentation de la température de la carte imprimée est la présence de dispositifs de consommation d'énergie du circuit. Les appareils électroniques ont tous différents degrés de consommation d'énergie, l'intensité de chauffage varie avec la taille de la consommation d'énergie.deux phénomènes d'augmentation de la température dans la carte imprimée: (1) augmentation de la température locale ou augmentation de la température de grande surface; (2) augmentation de la température à court terme ou augmentation de la température à long terme. Dans l'analyse de la puissance thermique de la carte PCB prend du temps et est généralement analysé à partir de plusieurs aspects suivants.2.1 consommation électrique (1) Analyse de la consommation d'énergie par unité de surface; (2) Analyser la distribution de la consommation d'énergie sur le PCB. 2.2 structure de la carte imprimée (1) dimensions de la carte imprimée; (2) Matériel pour la plaque d'impression. 2.3 Comment installer la plaque d'impression (1) Méthode d'installation (par exemple, installation verticale, installation horizontale); (2) 2.4 rayonnement thermique (1) émissivité de la surface de la plaque imprimée; (2) différence de température entre la plaque imprimée et la surface adjacente et sa température 2.5 conductivité thermique (1) installer un radiateur; (2) 2.6 convection thermique (1) convection naturelle; (2) convection par refroidissement forcé. L'analyse des facteurs ci - dessus à partir de la carte PCB est une voie efficace pour résoudre l'augmentation de la température de la carte imprimée. Dans un produit et un système, ces facteurs sont souvent interconnectés et dépendants. La plupart des facteurs doivent être analysés en fonction de la situation réelle. Des situations pratiques spécifiques peuvent être calculées ou estimées avec plus de précision pour des paramètres tels que l'augmentation de la température, la consommation d'énergie, etc. Quelques méthodes de conception thermique de carte PCB 1. Dissipation de chaleur par la carte PCB elle - même À l'heure actuelle, la carte PCB largement utilisée est un substrat en tissu de verre recouvert de cuivre / époxy ou un substrat en tissu de verre en résine phénolique, une petite quantité de feuille de cuivre recouverte à base de papier est utilisée. Bien que ces substrats présentent d'excellentes propriétés électriques et d'usinage, leur dissipation thermique est médiocre. En tant que méthode de dissipation de chaleur pour les éléments à haute chaleur, il est presque impossible de s'attendre à ce que la chaleur de la résine provenant du PCB lui - même conduise la chaleur, mais plutôt la dissipe de la surface de l'élément dans l'air ambiant. Cependant, alors que l'électronique entre dans l'ère de la miniaturisation des composants, de l'installation à haute densité et de l'assemblage à haute température, il ne suffit pas de s'appuyer uniquement sur des composants de très petite surface pour dissiper la chaleur. Dans le même temps, la chaleur générée par les éléments est transférée en grande quantité sur la carte PCB en raison de l'utilisation intensive d'éléments montés en surface tels que qfp et BGA. La solution pour dissiper la chaleur est donc d'améliorer la capacité de dissipation thermique de la carte PCB en contact direct avec l'élément chauffant et par conduction à travers la carte PCB. Sortir ou envoyer. Pièces à haute production de chaleur plus radiateurs et plaques conductrices de chaleur lorsqu'un petit nombre de pièces de la carte PCB produisent beaucoup de chaleur (moins de 3), vous pouvez ajouter des radiateurs ou des caloducs aux pièces chauffées. Lorsque la température ne peut pas être abaissée, un radiateur avec ventilateur peut être utilisé pour augmenter le rayonnement thermique. Lorsque le nombre d'unités de chauffage est important (plus de 3), il est possible d'utiliser de grands couvercles de dissipation thermique (plaques), qui sont des radiateurs spéciaux adaptés à la position et à la hauteur de l'unité de chauffage sur le PCB, ou de grands radiateurs plats. Le couvercle dissipateur de chaleur est intégralement encliqueté sur la surface des éléments et en contact avec chaque élément pour dissiper la chaleur. Cependant, la dissipation de chaleur est médiocre en raison de la faible consistance des composants lors de l'assemblage et du soudage. En général, pour améliorer l'effet de dissipation de chaleur, un coussin de chaleur à changement de phase thermique doux est ajouté à la surface de l'élément. Pour les appareils utilisant un refroidissement par air à convection libre, les circuits intégrés (ou autres dispositifs) sont disposés verticalement ou horizontalement. Adopter une conception de câblage raisonnable pour atteindre la dissipation de chaleur en raison de la mauvaise conductivité thermique de la résine dans la plaque, les fils et les trous de la Feuille de cuivre sont de bons conducteurs de chaleur, de sorte que l'augmentation du taux résiduel de la Feuille de cuivre et les trous conducteurs de chaleur sont les principaux moyens de dissipation de chaleur. Pour évaluer la capacité de dissipation thermique d'une carte PCB, il est nécessaire de calculer la conductivité thermique équivalente d'un matériau composite composé de différents matériaux de conductivité thermique - le substrat isolant de la carte PCB. Les appareils sur une même plaque d'impression doivent être disposés, dans la mesure du possible, en fonction de leur pouvoir calorifique et de leur degré de dissipation thermique. Les dispositifs à faible pouvoir calorifique ou à faible résistance thermique (par exemple, les petits Transistors de signal, les petits circuits intégrés, les condensateurs électrolytiques, etc.) doivent être placés en amont (entrée) du flux de gaz de refroidissement, et les dispositifs à plus grande résistance thermique ou thermique (par exemple, les transistors de puissance, les grands circuits intégrés, etc.) doivent être placés en aval du flux de gaz de refroidissement. Dans le sens horizontal, le dispositif de forte puissance est placé le plus près possible du bord de la plaque d'impression pour raccourcir le trajet de transfert thermique; Dans le sens vertical, les dispositifs de forte puissance sont placés le plus près possible du Haut de la plaque d'impression afin de réduire la température lorsque les autres dispositifs fonctionnent. Impact 7. La dissipation de chaleur de la carte de circuit imprimé dans l'équipement repose principalement sur le flux d'air, de sorte que le chemin du flux d'air doit être étudié lors de la conception et que l'équipement ou la carte de circuit imprimé est raisonnablement configuré. Lorsque l'air circule, il a toujours tendance à circuler dans des endroits où la résistance est faible, donc lors de la configuration de l'appareil sur une carte de circuit imprimé, évitez l'utilisation

4.vue d'ensemble 4.1 choix du matériau (1) l'élévation de température du fil de la carte PCB due au passage du courant électrique plus la température ambiante spécifiée ne doit pas dépasser 125 degrés Celsius (valeur typique couramment utilisée, elle peut varier en fonction de la carte 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 du matériau et de la conception de la plaque d'impression, et la température du point chaud ne doit pas dépasser 125 degrés Celsius. Choisissez un revêtement de cuivre plus épais si possible. (2) dans des cas spéciaux, la base en aluminium, la céramique et d'autres plaques à faible résistance thermique peuvent être choisies. (3) L'adoption d'une structure de plaque multicouche contribue à la conception thermique de la carte pcb.4.2 assurez - vous que les canaux de dissipation de chaleur sont ouverts (1) utilisez pleinement la disposition des éléments, la peau de cuivre, les fenêtres et les trous de dissipation de chaleur pour établir des canaux de faible résistance thermique raisonnables et efficaces pour assurer une sortie en douceur de la chaleur de la carte PCB. (2) la configuration des Vias de dissipation de chaleur conçoit certains Vias de dissipation de chaleur et des trous borgnes qui peuvent effectivement augmenter la zone de dissipation de chaleur et réduire la résistance thermique, augmenter la densité de puissance de la carte de circuit imprimé. Par example, des perçages sont prévus sur les Plots du dispositif lccc. La soudure est remplie pendant la production du circuit pour améliorer la conductivité thermique. La chaleur générée pendant le fonctionnement du circuit peut être rapidement transférée par des trous traversants ou borgnes à une couche métallique de dissipation de chaleur ou à un patin de cuivre à l'arrière pour la dissipation de chaleur. Dans certains cas particuliers, les cartes à circuits imprimés avec une couche dissipateur de chaleur sont spécialement conçues et utilisées. Les matériaux Dissipateurs de chaleur sont généralement le cuivre / molybdène et d'autres matériaux, tels que les plaques d'impression utilisées sur certaines alimentations de modules. (3) l'utilisation de matériaux conducteurs de chaleur afin de réduire la résistance thermique dans le processus de conduction thermique, un matériau conducteur de chaleur est utilisé sur la surface de contact entre le dispositif à haute consommation d'énergie et le substrat pour améliorer l'efficacité de la conduction thermique. (4) Cette méthode de traitement peut entraîner des températures élevées locales dans certaines zones installées des deux côtés de l'appareil. Pour améliorer les conditions de dissipation thermique, il est possible d'incorporer une petite quantité de cuivre dans la pâte à braser, et il y aura un certain nombre de points de soudure sous le dispositif après le brasage par écoulement. Haute Augmentation de l'espace entre l'équipement et la carte imprimée, augmentation de la dissipation de chaleur par convection. 4.3 disposition des composants nécessite (1) une analyse thermique logicielle de la carte PCB, la conception et le contrôle de l'augmentation de la température interne; (2) Il peut être envisagé de concevoir et d'installer spécialement des composants à haute émission de chaleur et à forte émission de rayonnement sur des cartes de circuits imprimés; (3) la capacité thermique de la plaque est répartie uniformément. Veillez à ne pas concentrer les composants de haute puissance. Si cela est inévitable, placer la pièce courte 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 composants sensibles à la chaleur (y compris les dispositifs à semi - conducteurs) doivent être éloignés des sources de chaleur ou isolés; (7) (milieu liquide) pour éloigner le condensateur de la source de chaleur; 8° prendre soin de la direction de la ventilation forcée et de la ventilation naturelle; (9) Les sous - plaques supplémentaires et les conduits d’aération de l’équipement sont dans le même sens que la 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, à l’intérieur du passage d’air; (12) les composants à forte chaleur ou à fort courant ne doivent pas être placés dans les coins et les bords périphériques de la plaque d’impression. Il doit être installé sur le radiateur aussi longtemps que possible et à l'écart des autres composants, en veillant à ce que les canaux de dissipation de chaleur ne soient pas obstrués; (13) (petits périphériques amplificateurs de signal) utiliser autant que possible des dispositifs qui ont peu de dérive de température; (14) Utiliser un châssis métallique ou un châssis pour dissiper la chaleur autant que possible. 4.4 exigences de câblage (1) plaque sélectionnée (conception raisonnable de la structure de la plaque imprimée); (2) Les règles de câblage; (3) Planifier la largeur du canal en fonction de la densité de courant de l'équipement; 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; Si 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 de conduction thermique doit être élargie; La surface de contact doit être plane et lisse et peut être enduite de graisse de silicone conductrice de la chaleur si nécessaire; (6) tenir compte des mesures d'équilibre des contraintes au point de contrainte thermique et épaissir les lignes; (7) la peau de cuivre de dissipation de chaleur doit utiliser la méthode de Fenestration de la contrainte de dissipation de chaleur et utiliser un masque de flux de résistance de chaleur pour ouvrir correctement la fenêtre; (8) si possible, utiliser une grande surface de feuille de cuivre sur la surface; (9) Les trous de montage au sol sur la plaque d'impression utilisent des joints plus grands, utilisent pleinement les boulons de montage et la Feuille de cuivre sur la surface de la plaque d'impression pour dissiper la chaleur; (10) placez autant de trous métallisés que possible, l'ouverture et la surface du disque doivent être aussi grandes que possible, en s'appuyant sur les trous pour aider à dissiper la chaleur; 11° les moyens complémentaires de dissipation de chaleur par l’équipement; (12) dans les cas où une grande surface de feuille de cuivre peut être garantie, la méthode d'ajout de radiateurs peut ne pas être utilisée pour des raisons économiques