Technologie PCB - Plusieurs méthodes de conception thermique de 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 plaqué cuivre / époxy ou un substrat en tissu de verre en résine phénolique, une petite quantité de plaque de cuivre plaquée à base de papier est utilisée. Malgré leurs excellentes propriétés électriques et d'usinage, ces substrats présentent une mauvaise dissipation thermique. En tant que chemin de dissipation de chaleur pour les composants hautement générateurs de 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 du composant dans l'air ambiant. Cependant, alors que l'électronique est entrée 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 compter uniquement sur la dissipation de chaleur à la surface de composants de très petite surface. Dans le même temps, grâce à l'utilisation généralisée d'éléments montés en surface tels que qfp et BGA, une grande partie de la chaleur générée par ces éléments est transférée sur la carte PCB. Par conséquent, la meilleure façon de résoudre le problème de la dissipation de chaleur est d'améliorer la capacité de dissipation de chaleur du PCB lui - même qui est en contact direct avec l'élément chauffant via la carte PCB. Lancement, lancement.

2 pièces à haute production de chaleur plus radiateurs et plaques conductrices de chaleur

Quand un petit nombre de composants dans un PCB produit beaucoup de chaleur (moins de 3), un radiateur ou un caloduc peut être ajouté à un appareil de chauffage. Lorsque la température ne peut pas être abaissée, un radiateur avec ventilateur peut être utilisé pour améliorer la dissipation de chaleur. Lorsque le nombre d'appareils de chauffage est grand (plus de 3), il est possible d'utiliser de grands couvercles de dissipation de chaleur (plaques), qui sont des radiateurs spéciaux adaptés à la position et à la hauteur de l'appareil de chauffage sur le PCB, ou de grands radiateurs plats. Le couvercle dissipateur de chaleur est intégralement encliqueté sur la surface des composants et dissipe la chaleur au contact de chaque composant. Cependant, la dissipation de chaleur est médiocre en raison de la faible consistance des composants lors de l'assemblage et du soudage. Généralement, un tampon thermique doux à changement de phase thermique est ajouté à la surface de l'élément pour améliorer l'effet de dissipation de chaleur.

3 pour les appareils refroidis par air à convection libre, il est préférable de disposer les circuits intégrés (ou autres appareils) verticalement ou horizontalement.

4 adoptez la conception raisonnable de câblage pour réaliser la dissipation de chaleur

En raison de la mauvaise conductivité thermique de la résine dans la plaque, tandis que les fils et les trous de la Feuille de cuivre sont de bons conducteurs thermiques, l'augmentation du taux résiduel de la Feuille de cuivre et des trous conducteurs de chaleur est le principal moyen de dissiper la chaleur.

Pour évaluer la capacité de dissipation thermique d'un PCB, il est nécessaire de calculer la conductivité thermique équivalente (neuf équivalents) d'un matériau composite composé de divers matériaux ayant des conductivités thermiques différentes - le substrat isolant du PCB.

5 les appareils d'une même plaque d'impression doivent, dans la mesure du possible, être disposés en fonction de leur pouvoir calorifique et du degré de dissipation de la chaleur. Les dispositifs à faible pouvoir calorifique ou à faible résistance thermique (tels que les petits Transistors de signal, les petits circuits intégrés, les condensateurs électrolytiques, etc.) doivent être placés dans le refroidissement. Au Sommet (à l'entrée) du flux d'air, les dispositifs à plus grande résistance thermique ou à la chaleur (tels que Les transistors de puissance, les grands circuits intégrés, etc.) sont placés le plus en aval du flux d'air de refroidissement.

6 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 de chaleur; Dans la direction verticale, les dispositifs de forte puissance sont placés le plus près possible du Haut de la plaque d'impression pour abaisser la température des autres dispositifs lorsque ces 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 là où la traînée est faible, de sorte que lors de la configuration de l'appareil sur une carte de circuit imprimé, évitez de laisser un grand espace aérien dans une certaine zone. La configuration de plusieurs cartes de circuit imprimé dans une machine entière doit également prêter attention aux mêmes problèmes.

8. L'équipement sensible à la température est le mieux placé dans la zone de température la plus basse (par exemple, le bas de l'équipement). Ne le placez jamais directement au - dessus du dispositif de chauffage. Il est préférable de placer plusieurs appareils en quinconce sur un plan horizontal.

9 Placez les composants qui consomment le plus d'énergie et génèrent le plus de chaleur près de l'emplacement optimal pour la dissipation de chaleur. Ne placez pas de dispositifs à haute chaleur dans les coins et les bords périphériques de la plaque d'impression, à moins qu'il n'y ait des radiateurs à proximité. Lors de la conception des résistances de puissance, choisissez des dispositifs plus grands autant que possible et laissez - les suffisamment d'espace pour dissiper la chaleur lorsque vous ajustez La disposition de la plaque d'impression.

10 amplificateur de puissance RF ou PCB LED avec base métallique.11 Évitez la concentration des points chauds sur le PCB, Répartissez la puissance uniformément sur la carte PCB autant que possible, gardez les performances de température de surface du PCB uniformément et uniformément. Il est souvent difficile d'obtenir une distribution strictement uniforme lors de la conception, mais les zones où la densité de puissance est trop élevée doivent être évitées pour éviter que les points chauds n'affectent le bon fonctionnement de l'ensemble du circuit. Si possible, il est nécessaire d'analyser l'efficacité thermique du circuit imprimé. Par exemple, le module logiciel d'analyse d'indicateurs d'efficacité thermique ajouté à certains logiciels de conception de PCB professionnels peut aider les concepteurs à optimiser la conception de circuits, Summary3.1 choix du matériau (1) en raison du courant de passage plus la température ambiante spécifiée, l'augmentation de température du conducteur de la carte de circuit imprimé ne doit pas dépasser 125 degrés Celsius (valeur typique couramment utilisée, elle peut varier en fonction de la carte sélectionnée). 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. Choisir une couche de cuivre plus épaisse (2) dans des cas exceptionnels, il est possible de choisir des plaques à base d'aluminium, de céramique et d'autres moins résistantes à la chaleur. (3) La structure de panneau multicouche contribue à la conception thermique du PCB.

3.2 assurez - vous que le canal de dissipation de chaleur est ouvert (1) utilisez pleinement l'Arrangement de composant, la peau de cuivre, la Fenestration et les trous de dissipation de chaleur pour établir un canal de faible résistance thermique raisonnable et efficace pour assurer une sortie de chaleur en douceur vers le PCB. (2) la configuration des Vias de dissipation de chaleur conçoit certains Vias de dissipation de chaleur et des trous borgnes, peut 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 la couche métallique de dissipation de chaleur ou aux plots de cuivre sur la face 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) Utilisation de matériaux conducteurs de chaleur afin de réduire la résistance thermique du processus de conduction thermique, des matériaux conducteurs de chaleur sont utilisés 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 de chaleur, une petite quantité de cuivre peut être mélangée dans la pâte à souder et il y aura un certain nombre de points de soudure sous le dispositif après le soudage à reflux. Haute L'espace entre le dispositif et la plaque d'impression augmente et la dissipation de chaleur par convection augmente.

3.3 exigences relatives à la disposition des composants

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

(2) Il pourrait être envisagé de concevoir et d'installer spécialement des composants à haute chaleur et à haut rayonnement sur des 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;