Tecnologia RF - Capacità di dissipazione del calore del circuito stampato PCB

Il calore generato quando l'apparecchiatura elettronica funziona fa aumentare rapidamente la temperatura interna dell'apparecchiatura. Se il calore non viene dissipato nel tempo, l'apparecchiatura continuerà a salire e il dispositivo fallirà a causa del surriscaldamento e l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche diminuirà. Pertanto, è molto importante riscaldare il circuito stampato.

1., analisi del fattore di aumento della temperatura del circuito stampato

La causa diretta dell'aumento della temperatura del PCB è l'esistenza di dispositivi di alimentazione del circuito, i dispositivi elettronici hanno diversi gradi di consumo energetico, l'intensità di riscaldamento varia con il consumo energetico.

Due fenomeni di aumento della temperatura in cartone stampato:

(1) aumento della temperatura locale o di grande area;

(2) Aumento della temperatura a breve termine o aumento della temperatura a lungo termine.

L'analisi della potenza termica PCB è generalmente analizzata dai seguenti aspetti.

1.Consumo di energia elettrica

(1) Analisi del consumo energetico per unità di superficie;

(2) Analizzare la distribuzione del consumo energetico sulla scheda PCB.

2.Structure del cartone stampato

(1) Dimensione del cartone stampato;

(2) Materiali stampati.

3. Metodo di installazione del bordo stampato

(1) metodo di installazione (come installazione verticale, installazione orizzontale);

(2) lo stato di tenuta e la distanza dal guscio.

4.Radiazioni termiche

(1) coefficiente di radiazione della superficie del cartone stampato;

(2) la differenza di temperatura tra il bordo stampato e le superfici adiacenti e la loro temperatura assoluta;

5. Conduzione del calore

(1) installare il radiatore;

(2) Conduzione di altre parti strutturali installate.

6.Heat convection

(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 sistema questi fattori sono correlati e dipendenti, la maggior parte dei fattori dovrebbero essere analizzati in base alla situazione reale, Solo per una specifica situazione effettiva è possibile calcolare o stimare correttamente l'aumento della temperatura e il consumo energetico e altri parametri.

2, il modo di dissipazione del calore del circuito stampato

1.High dispositivo di riscaldamento con dissipatore di calore e piastra di conduzione di calore

Quando ci sono alcuni componenti nel PCB con calore elevato (meno di 3), un dissipatore di calore o un tubo di conduzione del calore può essere aggiunto al dispositivo di riscaldamento. Quando la temperatura non può essere abbassata, un dissipatore di calore con un ventilatore può essere utilizzato per migliorare l'effetto di dissipazione del calore. Quando il numero di dispositivi di riscaldamento è grande (più di 3), può essere utilizzato un grande dissipatore di calore (piastra). Si tratta di un radiatore speciale personalizzato in base alla posizione e all'altezza del dispositivo di riscaldamento sulla scheda PCB o di un grande radiatore piatto per tagliare diverse posizioni di altezza dei componenti. Il coperchio di dissipazione del calore è fibbiato sulla superficie del componente nel suo complesso e la dissipazione del calore è a contatto con ogni componente. Tuttavia, l'effetto di dissipazione del calore non è buono a causa della scarsa consistenza dei componenti. Un cuscinetto di cambio di fase termico morbido viene solitamente aggiunto alla superficie del componente per migliorare l'effetto di dissipazione del calore.

2. dissipazione di calore attraverso la scheda PCB

Allo stato attuale, la scheda PCB ampiamente utilizzata è panno di vetro epossidico o panno di vetro resina fenolica rivestito di rame e una piccola quantità di bordo di rame rivestito di carta. Sebbene questi substrati abbiano eccellenti proprietà elettriche e proprietà di lavorazione, hanno scarsa dissipazione del calore. Come modo di dissipazione del calore per componenti ad alto riscaldamento, difficilmente ci si può aspettare che il calore venga trasmesso dalla RESINA del PCB stesso, ma la dissipazione del calore dalla superficie dei componenti all'aria circostante. Tuttavia, poiché i prodotti elettronici sono entrati nell'era della miniaturizzazione dei componenti, dell'installazione ad alta densità e dell'assemblaggio termico elevato, non è sufficiente dissipare il calore solo dalla superficie dei componenti con una superficie molto piccola. Allo stesso tempo, a causa dell'ampio uso di componenti montati in superficie come QFP e BGA, una grande quantità di calore generato dai componenti viene trasmessa alla scheda PCB. Pertanto, il modo migliore per risolvere il problema della dissipazione del calore è migliorare la capacità di dissipazione del calore del PCB direttamente a contatto con l'elemento riscaldante e condurlo o emetterlo attraverso la scheda PCB.

3.Adopt progettazione 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, quindi migliorare il tasso residuo della lamina di rame e aumentare i fori di conduzione del calore sono il mezzo principale di dissipazione del calore.

Per valutare la capacità di dissipazione del calore del PCB, è necessario calcolare il coefficiente di conducibilità termica equivalente (nove eq) del substrato isolante per PCB, che è composto da vari materiali con conducibilità termica diversa.

4. Per le apparecchiature raffreddate da aria di convezione libera, è meglio disporre circuiti integrati (o altri dispositivi) in lunghezze longitudinali o trasversali.

5. I dispositivi sulla stessa scheda stampata dovrebbero essere disposti per quanto possibile in base al loro potere calorifico e al grado di dissipazione del calore. I dispositivi con basso potere calorifico o scarsa resistenza al calore (come transistor a piccolo segnale, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.) devono essere posizionati nella parte superiore del flusso d'aria di raffreddamento (ingresso). I dispositivi con alto potere calorifico o buona resistenza al calore (come transistor di potenza, circuiti integrati su larga scala, ecc.) sono posizionati al più a valle del flusso d'aria di raffreddamento.

6. in direzione orizzontale, i dispositivi ad alta potenza dovrebbero essere disposti il più vicino possibile al bordo del 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 scheda stampata, per ridurre l'influenza di questi dispositivi sulla temperatura di altri dispositivi quando funzionano.

7. Il dispositivo sensibile alla temperatura è posizionato meglio nell'area di temperatura più bassa (come il fondo dell'apparecchiatura), non metterlo sul dispositivo di riscaldamento è direttamente sopra, più dispositivi sono layout meglio sfalsati sul piano orizzontale.

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 configurato. Il flusso d'aria tende sempre a fluire dove la resistenza è piccola, quindi quando si configurano dispositivi su circuiti stampati, evitare di avere ampio spazio aereo in una determinata area. La configurazione di più circuiti stampati in tutta la macchina dovrebbe prestare attenzione allo stesso problema.

9.Evitare la concentrazione di punti caldi sul PCB, distribuire il potere uniformemente sulla scheda PCB per quanto possibile e mantenere le prestazioni della temperatura superficiale 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 non influenzare il normale funzionamento dell'intero circuito. Se possibile, è necessario analizzare le prestazioni termiche del circuito stampato. Ad esempio, il modulo software di analisi dell'indice di prestazione termica aggiunto in alcuni software professionali di progettazione PCB può aiutare i progettisti a ottimizzare la progettazione del circuito.

10.Place i dispositivi con il più alto consumo energetico e dissipazione del calore vicino alla posizione migliore per dissipazione del calore. Non posizionare componenti caldi negli angoli e bordi del circuito stampato a meno che non vi sia un dispositivo di raffreddamento vicino ad esso. Nella progettazione della resistenza di potenza più grande possibile scegliere un dispositivo più grande e nella regolazione del layout della scheda stampata in modo che ci sia abbastanza spazio per la dissipazione del calore.