Notizie PCB - I fattori dell'aumento della temperatura PCB e le loro soluzioni

Abstract: Come tutti sappiamo, il calore generato durante il funzionamento delle apparecchiature elettroniche causerà l'aumento rapido della temperatura interna dell'apparecchiatura. Se il calore non viene dissipato nel tempo, l'apparecchiatura continuerà a riscaldarsi e l'apparecchiatura fallirà a causa del surriscaldamento e l'affidabilità dell'apparecchiatura elettronica sarà ridotta. Pertanto, la scheda di dissipazione è molto importante.

Il fattore diretto dell'aumento della temperatura PCB è l'esistenza di componenti che consumano energia e l'intensità di riscaldamento cambia con il cambiamento del consumo energetico.

Diversi fattori dell'aumento della temperatura dei circuiti stampati e delle loro soluzioni

Ci sono due fenomeni di aumento della temperatura.

1. aumento locale della temperatura o aumento della temperatura dell'intera area;

2. aumento di temperatura a breve termine o aumento di temperatura a lungo termine.

Per motivi dettagliati, di solito vengono analizzati dai seguenti aspetti.

1. Consumo energetico

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

(2) Analizzare la distribuzione del consumo energetico sul PCB.

2. Struttura PCB

(1) Dimensioni;

(2) Materiali.

3. Come installare PCB

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

(2) condizioni di tenuta e la distanza dall'involucro.

4. Radiazioni termiche

(1) l'emissività della superficie PCB;

(2) la differenza di temperatura tra il PCB e la superficie adiacente e la sua temperatura assoluta;

5. Conduzione termica

(1) Installare il radiatore;

(2) La conduzione di altri componenti strutturali dell'installazione.

6. Convezione termica

(1) convezione naturale;

(2) Convezione forzata di raffreddamento.

Analizzare i fattori di cui sopra dal PCB è un metodo efficace per risolvere l'aumento di temperatura del PCB. Runze Wuzhou ritiene che questi fattori siano solitamente correlati a prodotti e sistemi e dipendano l'uno dall'altro. La maggior parte dei fattori dovrebbe essere analizzata in base alle condizioni reali. Solo in base a specifiche condizioni reali, parametri quali l'aumento della temperatura e il consumo energetico possono essere calcolati o stimati correttamente.

soluzione

Alto generatore di calore con radiatore e piastra conduttrice di calore

Quando un piccolo numero di parti nel PCB genera molto calore (meno di 3), un dissipatore di calore o un tubo di calore può essere aggiunto al dispositivo. Quando la temperatura non può essere abbassata, un radiatore con ventilatore può essere utilizzato per migliorare l'effetto di dissipazione del calore. Quando il numero di parti è grande (più di 3), può essere utilizzato un coperchio di dissipazione del calore più grande (scheda), che è un dissipatore di calore speciale personalizzato in base alla posizione e all'altezza del dispositivo di riscaldamento sul PCB o PC. Posizionare le parti superiori e inferiori dei diversi componenti. Lo scudo termico è fissato integralmente sulla superficie dei componenti ed è a contatto con ogni componente per irradiare calore. Tuttavia, a causa della scarsa consistenza dei componenti durante il processo di saldatura, l'effetto di dissipazione del calore non è buono.

Raffreddamento attraverso il PCB stesso

I PCB attualmente ampiamente utilizzati sono substrati in tessuto di vetro epossidico o substrati in tessuto di vetro resina fenolica e una piccola quantità di laminati rivestiti di rame a base di carta è utilizzata. Sebbene questi substrati abbiano eccellenti proprietà elettriche e proprietà di lavorazione, le loro proprietà di dissipazione del calore sono scarse. Come percorso di dissipazione del calore per componenti ad alta generazione di calore, è difficile aspettarsi che il calore venga condotto dalla resina del PCB stesso, ma che irradia calore dalla superficie del componente all'aria circostante. Tuttavia, poiché i prodotti elettronici entrano nell'era della miniaturizzazione, del montaggio ad alta densità e dell'assemblaggio ad alto calore, non è sufficiente irradiare calore dalla superficie di un componente con una piccola superficie. Allo stesso tempo, a causa di un gran numero di componenti di montaggio superficiale (come QFP e BGA), una grande quantità di calore generato dai componenti viene trasferita al PCB. Pertanto, il modo migliore per risolvere il problema della dissipazione del calore è aumentare la capacità di dissipazione del calore del PCB stesso che è a contatto diretto con l'elemento riscaldante. Conduzione o emissione.

Utilizzare la progettazione ragionevole del layout per raggiungere la dissipazione del calore

Poiché la resina sul circuito stampato ha scarsa conducibilità termica e i fili e i fori di rame sono buoni conduttori termici, l'idratazione PCB ritiene che aumentare il rapporto residuo di rame e aumentare i fori termici siano il mezzo principale di dissipazione del calore.

Al fine di valutare la capacità di dissipazione del calore del PCB, è necessario calcolare l'equivalente conducibilità termica di materiali compositi composti da vari materiali con diversa conducibilità termica.

Per le apparecchiature che utilizzano il raffreddamento ad aria a convezione libera, è meglio disporre circuiti integrati (o altri dispositivi) in un percorso verticale lungo o orizzontale lungo.

Dovrebbero essere posizionati sullo stesso PCB in base alla loro dissipazione di calore e calore. Devono essere posizionati dispositivi con bassa resistenza al calore o scarsa resistenza al calore (come transistor a piccolo segnale, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.). Il flusso più alto del flusso d'aria di raffreddamento (all'ingresso), e l'apparecchiatura che genera molto calore o calore (come transistor di potenza, circuiti integrati su larga scala, ecc.) si trova al flusso d'aria più a valle del raffreddamento.

In direzione orizzontale, i componenti ad alta potenza dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile al bordo del PCB per accorciare il percorso di trasferimento del calore. Nella direzione verticale, i componenti ad alta potenza dovrebbero essere posizionati il più vicino possibile alla parte superiore del PCB per ridurre la temperatura di altri componenti durante il funzionamento.

I componenti sensibili alla temperatura devono essere collocati nella zona più bassa della temperatura (come il fondo del dispositivo). Non posizionarlo direttamente sopra il dispositivo di riscaldamento. I dispositivi multipli sono preferibilmente sfalsati su un piano orizzontale.

La dissipazione del calore del PCB nel dispositivo dipende principalmente dal flusso d'aria, quindi il percorso del flusso d'aria dovrebbe essere studiato durante il processo di progettazione e il dispositivo o PCB dovrebbe essere configurato correttamente. Quando l'aria scorre, tende a fluire in luoghi con bassa resistenza. Pertanto, quando si configura l'apparecchiatura su un circuito stampato, evitare di lasciare un ampio spazio d'aria in una determinata area. Lo stesso problema dovrebbe essere prestata attenzione nella configurazione di più circuiti stampati in tutta la macchina.

Evitare di concentrare punti caldi sul PCB, distribuire il potere al PCB nel modo più uniforme possibile e mantenere uniformi le prestazioni di temperatura della superficie PCB. Nel processo di progettazione, di solito è difficile ottenere una distribuzione uniforme rigorosa, ma è necessario evitare aree con densità di potenza troppo elevata, affinché i punti caldi non influenzino il normale funzionamento dell'intero circuito. Se necessario, 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.

Posizionare i componenti con il più alto consumo energetico e la massima generazione di calore vicino al luogo migliore per la dissipazione del calore. Non riscaldare il dissipatore di calore a meno che non sia posizionato sugli angoli e sui bordi periferici del circuito stampato. Quando si progetta una resistenza di potenza, si prega di scegliere un dispositivo più grande il più possibile e lasciare spazio sufficiente per la dissipazione del calore quando si regola il layout del circuito stampato.

Quando il dispositivo di dissipazione del calore elevato è collegato al substrato, la resistenza termica tra di loro dovrebbe essere minimizzata. Per 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 per disperdere il dispositivo.

Collegamento di componente e substrato

(1) ridurre al minimo la lunghezza dei cavi del componente;

(2) Quando si selezionano componenti ad alta potenza, si dovrebbe considerare la conducibilità termica del materiale di piombo e si dovrebbe selezionare il piombo con la sezione trasversale più grande per quanto possibile;

(3) Scegliere componenti con un gran numero di pin.

Selezione degli imballaggi delle apparecchiature

(1) Quando si considera la progettazione di dissipazione del calore, si prega di prestare attenzione alle istruzioni di imballaggio e alla conducibilità termica dei componenti;

(2) Si dovrebbe considerare la possibilità di fornire un buon percorso termico tra il substrato e il pacchetto del dispositivo;

(3) La separazione dell'aria dovrebbe essere evitata nel percorso di conduzione del calore. In questo caso, un materiale termicamente conduttivo può essere utilizzato per il riempimento.