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È molto importante dissipare il calore dai circuiti stampati. Il calore generato dall'apparecchiatura elettronica fa aumentare rapidamente la temperatura interna dell'apparecchiatura. Se il calore non viene dissipato nel tempo, l'apparecchiatura continuerà a riscaldarsi, il dispositivo fallirà a causa del surriscaldamento e l'affidabilità dell'apparecchiatura elettronica diminuirà.1. Analisi dei fattori di aumento della temperatura dei circuiti stampati La causa diretta dell'aumento della temperatura della scheda stampata è dovuta all'esistenza di dispositivi di consumo energetico del circuito, i dispositivi elettronici hanno un consumo energetico variabile e l'intensità di riscaldamento varia con il consumo energetico. Due fenomeni di aumento della temperatura in schede stampate: (1) aumento della temperatura locale o aumento della temperatura di grande area; (2) aumento di temperatura a breve termine o aumento di temperatura a lungo termine. Quando si analizza il consumo di energia termica PCB, viene generalmente analizzato dai seguenti aspetti.
1. consumo di energia elettrica (1) analizzare il consumo di energia per unità di area; (2) Analizzare la distribuzione del consumo energetico sui circuiti stampati.2. La struttura dei circuiti stampati (1) La dimensione dei circuiti stampati; (2) Il materiale dei circuiti stampati.3. Metodo di installazione dei circuiti stampati (1) Metodo di installazione (quale installazione verticale, installazione orizzontale); (2) lo stato di tenuta e la distanza dall'involucro.4. Radiazione termica (1) l'emissività della superficie del cartone stampato; (2) la differenza di temperatura tra i circuiti stampati e le superfici adiacenti e la loro temperatura; 5. conduzione di calore (1) installare il radiatore; (2) Conduzione di altre strutture di installazione.6. convezione termica(1) convezione naturale; (2) Convezione forzata di raffreddamento. L'analisi dei fattori di cui sopra dal PCB è un modo efficace per risolvere l'aumento di temperatura della scheda stampata. Spesso in un prodotto e in un sistema, questi fattori sono interconnessi e dipendenti l'uno dall'altro. La maggior parte dei fattori devono essere analizzati in base alla situazione reale, e solo per uno specifico Solo nella situazione reale possono essere calcolati o stimati correttamente parametri come l'aumento della temperatura e il consumo energetico.
In secondo luogo, il metodo di dissipazione del calore dei circuiti stampati 2.1 Dispositivo ad alta generazione di calore più radiatore e piastra conduttrice termicaQuando ci sono alcuni dispositivi nel PCB che generano una grande quantità di calore (meno di 3), un radiatore o tubo termico può essere aggiunto al dispositivo di riscaldamento. Quando la temperatura non può essere abbassata, un radiatore con ventilatore può essere utilizzato per migliorare la dissipazione del calore. Effetto. Quando il numero di dispositivi di riscaldamento è grande (più di 3), può essere utilizzato un grande coperchio di dissipazione del calore (scheda), che è un radiatore speciale personalizzato in base alla posizione e all'altezza del dispositivo di riscaldamento sul PCB o su un grande radiatore piatto. Tagliare le posizioni alte e basse di diversi componenti. Fissare il coperchio di dissipazione del calore sulla superficie del componente nel suo complesso e contattare ogni componente per dissipare il calore. Tuttavia, l'effetto di dissipazione del calore non è buono a causa della scarsa consistenza dei componenti durante il montaggio e la saldatura. Di solito, un pad termico morbido di cambiamento di fase viene aggiunto alla superficie del componente per migliorare l'effetto di dissipazione del calore.2.2 Dissipazione del calore attraverso il PCB stesso Attualmente, i fogli PCB ampiamente utilizzati sono substrati in tessuto di vetro epossidico o substrati in tessuto di vetro resina fenolica e ci sono anche una piccola quantità di fogli rivestiti di rame a base di carta. Sebbene questi substrati abbiano eccellenti proprietà elettriche e proprietà di lavorazione, hanno scarsa dissipazione del calore. Come percorso di dissipazione del calore per componenti ad alto riscaldamento, è quasi impossibile aspettarsi che il calore sia condotto dalla resina del PCB stesso, ma dissipare il calore dalla superficie del componente all'aria circostante. Tuttavia, poiché i prodotti elettronici sono entrati nell'era della miniaturizzazione dei componenti, dell'installazione ad alta densità e dell'assemblaggio ad alta generazione di calore, non è sufficiente affidarsi alla superficie di componenti con superficie molto piccola per dissipare il calore. Allo stesso tempo, a causa dell'uso su larga scala di componenti montati in superficie come QFP e BGA, il calore generato dai componenti viene trasferito alla scheda PCB in grandi quantità. Pertanto, la soluzione alla dissipazione del calore è migliorare la capacità di dissipazione del calore del PCB stesso che è a contatto diretto con l'elemento riscaldante e condurlo attraverso la scheda PCB. Utilizzare un design ragionevole del cablaggio per raggiungere la dissipazione del calore Poiché la resina nel foglio ha scarsa conducibilità termica e le linee e i fori della lamina di rame sono buoni conduttori di calore, migliorando il tasso residuo della lamina di rame e aumentando i vias termici sono il mezzo principale di dissipazione del calore. Per valutare la capacità di dissipazione del calore di un PCB, è necessario calcolare la conducibilità termica equivalente (nove eq) del materiale composito composto da vari materiali con conduttività termica diversa-il substrato isolante per PCB.2.4 Per le apparecchiature raffreddate da aria di convezione libera, i circuiti integrati (o altri dispositivi) sono disposti verticalmente o orizzontalmente.
il loro potere calorifico e grado di dissipazione del calore. I dispositivi con basso potere calorifico o scarsa resistenza al calore (quali transistor a piccolo segnale, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.) a monte del flusso d'aria (all'ingresso), i dispositivi con alta generazione di calore o buona resistenza al calore (quali transistor di potenza, circuiti integrati su larga scala, ecc.) sono posizionati a valle del flusso d'aria di raffreddamento.2.6 Nella direzione orizzontale, i dispositivi ad alta potenza sono disposti il più vicino possibile al bordo della scheda stampata per accorciare il percorso di trasferimento del calore; in direzione verticale, i dispositivi ad alta potenza sono disposti il più vicino possibile alla parte superiore della scheda stampata per ridurre l'impatto della temperatura di questi dispositivi su altri dispositivi. 2.7 I dispositivi sensibili alla temperatura devono essere collocati in una zona di temperatura (come il fondo del dispositivo). Non posizionarlo mai direttamente sopra il dispositivo di generazione di calore. I dispositivi multipli sono sfalsati sul piano orizzontale.2.8 La dissipazione del calore del bordo stampato nell'apparecchiatura dipende principalmente dal flusso d'aria, quindi il percorso del flusso d'aria dovrebbe essere studiato nella progettazione e il dispositivo o il circuito stampato dovrebbe essere ragionevolmente organizzato. Quando l'aria scorre, tende sempre a fluire dove la resistenza è piccola, quindi quando si configurano componenti su un circuito stampato, è necessario evitare di lasciare un ampio spazio aereo in una certa area. La configurazione di più circuiti stampati in tutta la macchina dovrebbe anche prestare attenzione allo stesso problema.2.9 Evitare la concentrazione di punti caldi sul PCB, distribuire il potere uniformemente sul PCB il più possibile e mantenere le prestazioni di temperatura della superficie PCB uniformi e coerenti. Spesso è difficile ottenere una distribuzione uniforme rigorosa nel processo di progettazione, ma è necessario evitare aree con densità di potenza troppo elevata, in modo da evitare punti caldi che influenzano il normale funzionamento dell'intero circuito. Se possibile, è necessario condurre analisi delle prestazioni termiche dei circuiti stampati. Ad esempio, il modulo software di analisi dell'indice di prestazione termica aggiunto in alcuni software di progettazione PCB può aiutare i progettisti a ottimizzare la progettazione del circuito.2.10 Disporre i dispositivi di dissipazione di energia e generazione di calore vicino alla posizione di dissipazione del calore. Non posizionare componenti ad alto calore sugli angoli e sui bordi della scheda stampata a meno che non sia disposto un dissipatore di calore vicino ad essa. Quando si progetta la resistenza di alimentazione, scegliere un dispositivo più grande per quanto possibile e regolare il layout della scheda stampata in modo che ci sia abbastanza spazio per la dissipazione del calore.
2.11 I dispositivi con elevata dissipazione del calore dovrebbero essere collegati al substrato con la minore resistenza termica possibile tra di loro. Al fine di soddisfare meglio i requisiti delle caratteristiche termiche, alcuni materiali termicamente conduttivi (come uno strato di gel di silice termicamente conduttivo) possono essere utilizzati sulla superficie inferiore del chip e una certa area di contatto può essere mantenuta affinché il dispositivo dissipa il calore.2.12 Collegamento del dispositivo e del substrato:(1) Cercare di accorciare la lunghezza di piombo del dispositivo; (2) Quando si selezionano i dispositivi ad alta potenza, si dovrebbe considerare la conducibilità termica del materiale di piombo e, se possibile, cercare di scegliere la sezione trasversale del piombo; (3) Selezionare un dispositivo con un numero maggiore di pin.2.13 Selezione del pacchetto del dispositivo:(1) Quando si considera la progettazione termica, occorre prestare attenzione alla descrizione del pacchetto del dispositivo e alla sua conducibilità termica; (2) Si dovrebbe considerare di fornire un buon percorso di conduzione termica tra il substrato e il pacchetto del dispositivo; (3) Le divisioni dell'aria dovrebbero essere evitate sul percorso di conduzione del calore. In questo caso, i materiali termoconduttivi possono essere utilizzati per il riempimento su scheda PCB.
