Notizie PCB - Progettazione termica della scheda PCB

1. Importanza della progettazione termica PCB

Oltre al lavoro utile, la maggior parte dell'energia elettrica consumata dalle apparecchiature elettroniche viene convertita in emissione di calore. Il calore generato dalle apparecchiature elettroniche fa aumentare rapidamente la temperatura interna. Se il calore non viene dissipato nel tempo, l'apparecchiatura continuerà a riscaldarsi e i componenti falliranno a causa del surriscaldamento e l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche diminuirà. SMT aumenta la densità di installazione delle apparecchiature elettroniche, riduce l'area di raffreddamento efficace e influisce seriamente sull'affidabilità dell'aumento della temperatura dell'apparecchiatura. Pertanto, è molto importante studiare il design termico.

2. 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.

Nell'analisi della potenza termica PCB, viene generalmente analizzato dai seguenti aspetti.

2.1 Consumo di energia elettrica

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

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

2.2 Struttura del cartone stampato

(1) Dimensione del cartone stampato;

(2) Materiali stampati.

2.3 Metodo di installazione del cartone stampato

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

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

2.4 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;

2.5 conduzione termica

(1) installare il radiatore;

(2) Conduzione di altre parti strutturali installate.

2.6 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 della temperatura del cartone stampato, 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 reale può calcolare o stimare correttamente l'aumento della temperatura e il consumo energetico e altri parametri.

3. Principi di progettazione termica

3.1 selezionare il materiale

(1) L'aumento di temperatura causato dalla corrente che passa attraverso il cavo PCB più la temperatura ambiente specificata non deve superare 125 gradi Celsius (valore tipico comunemente usato). A seconda della piastra scelta). Poiché i componenti installati sulla scheda stampata emettono anche un certo calore, che influisce sulla temperatura di esercizio, questi fattori dovrebbero essere presi in considerazione nella scelta dei materiali e nella progettazione della scheda stampata. La temperatura del punto caldo non dovrebbe superare 125 gradi Celsius. Scegliere una pellicola rivestita di rame più spessa, se possibile.

(2) in circostanze speciali può scegliere la base di alluminio, la base ceramica e l'altro piccolo piatto di resistenza termica.

(3) L'uso della struttura del bordo multistrato è favorevole alla progettazione termica del PCB.

3.2 Assicurarsi che il canale di dissipazione del calore sia sbloccato

(1) Fare pieno uso del layout dei componenti, della pelle di rame, delle finestre e dei fori di raffreddamento e di altre tecnologie per stabilire un canale ragionevole ed efficace a bassa resistenza termica per garantire che il calore possa essere esportato in PCB senza intoppi.

(2) Impostazione della dissipazione del calore attraverso il foro

Progettare una certa dissipazione del calore attraverso fori e fori ciechi, può efficacemente migliorare l'area di dissipazione del calore e ridurre la resistenza termica, migliorare la densità di potenza del circuito stampato. Come nel dispositivo LCCC sul pad di saldatura impostato attraverso il foro. Nel processo di produzione del circuito, la saldatura sarà riempita per migliorare la conducibilità termica e il calore generato quando il circuito funziona può essere rapidamente trasmesso allo strato di dissipazione del calore metallico o alla brughiera di rame impostata sul retro. In alcuni casi specifici, circuiti stampati appositamente progettati e utilizzati con strato di dissipazione del calore, i materiali di dissipazione del calore sono generalmente rame / molibdeno e altri materiali, come il bordo stampato utilizzato in alcuni alimentatori di modulo.

(3) L'uso di materiali di conducibilità termica

Al fine di ridurre la resistenza termica nel processo di conduzione del calore, il materiale conduttivo termico viene utilizzato sulla superficie di contatto tra il dispositivo ad alta potenza e il substrato per migliorare l'efficienza di conduzione del calore.

(4) Metodo di processo

Al fine di migliorare le condizioni di dissipazione del calore, una piccola quantità di rame fine può essere mescolata nella pasta di saldatura e il punto di saldatura sotto il dispositivo avrà una certa altezza dopo la saldatura a riflusso. Il divario tra il dispositivo e la scheda stampata aumenta, aumentando la dissipazione del calore convettivo.

3.3 Requisiti di configurazione dei componenti

(1) Condurre l'analisi termica del software sul PCB e progettare e controllare l'aumento massimo della temperatura interna;

(2) i componenti ad alto riscaldamento e ad alta radiazione possono essere appositamente progettati per essere installati su un cartone stampato;

(3) la capacità termica del bordo è uniformemente distribuita. Prestare attenzione a non centralizzare la distribuzione di dispositivi di grande consumo energetico. Se è inevitabile, i componenti elevati devono essere collocati a monte del flusso d'aria e garantire un flusso sufficiente di aria di raffreddamento attraverso l'area di concentrazione del consumo di calore;

(4) rendere il percorso di trasferimento del calore il più breve possibile;

(5) rendere la sezione trasversale del trasferimento di calore il più grande possibile;

(6) La disposizione dei componenti deve tener conto dell'impatto della radiazione termica sulle parti circostanti. I componenti e i componenti sensibili al calore (compresi i dispositivi a semiconduttore) devono essere tenuti lontani dalle fonti di calore o isolati;

(7) (mezzo liquido) condensatore è meglio lontano dalla fonte di calore;

(8) Prestare attenzione a rendere la ventilazione forzata e la ventilazione naturale nella stessa direzione;

(9) il condotto dell'aria della piastra e del dispositivo attaccati è coerente con la direzione di ventilazione;

(10) per quanto possibile per far sì che l'aspirazione e lo scarico dell'aria abbiano una distanza sufficiente;

(11) il dispositivo di riscaldamento deve essere posizionato il più possibile sopra il prodotto e dovrebbe trovarsi nel percorso del flusso d'aria quando le condizioni lo consentono;

(12) i componenti ad alto calore o corrente non dovrebbero essere collocati negli angoli e nei bordi della scheda stampata e dovrebbero essere installati sul radiatore per quanto possibile e lontano da altri dispositivi e garantire che il canale di dissipazione del calore sia libero;

(13) (piccoli dispositivi periferici dell'amplificatore di segnale) cercare di utilizzare piccoli dispositivi di deriva della temperatura;

(14) Utilizzare il telaio metallico o telaio per dissipazione del calore il più possibile.

3.4 Requisiti per il cablaggio

(1) selezione del piatto (progettazione ragionevole della struttura del cartone stampato);

(2) regole di cablaggio;

(3) pianificare la larghezza minima del canale secondo la densità di corrente del dispositivo; Prestare particolare attenzione al cablaggio del canale alla giunzione;

(4) Le grandi linee di corrente dovrebbero essere il più superficiale possibile; Nella condizione che non può soddisfare i requisiti, può essere considerato l'uso della barra bus;

(5) Per ridurre al minimo la resistenza termica della superficie di contatto. Pertanto, l'area di conduzione del calore dovrebbe essere aumentata; Il piano di contatto deve essere piatto, liscio, se necessario può essere rivestitoCoperto di grasso termico siliconico;

(6) le misure di bilanciamento dello stress e le linee grasse sono prese in considerazione per i punti di stress termico;

(7) il metodo di apertura della finestra della pelle di rame di dissipazione del calore dovrebbe essere adottato e il metodo di apertura della finestra della saldatura di resistenza alla dissipazione del calore dovrebbe essere usato correttamente;

(8) a seconda del possibile uso di fogli di rame di grande superficie;

(9) Il foro di montaggio di messa a terra sul bordo stampato adotta un pad più grande per fare pieno uso del bullone di installazione e del foglio di rame sulla superficie del bordo stampato per dissipazione del calore;

(10) per quanto possibile posizionare il foro metallizzato e l'apertura, la superficie del disco più grande possibile, fare affidamento sul foro per aiutare la dissipazione del calore;

(11) mezzi supplementari per la dissipazione del calore dei dispositivi;

(12) Nel caso in cui possa essere garantita una grande superficie di lamina di rame, il metodo del radiatore supplementare non è adottato a fini economici;

(13) L'area appropriata della lamina di rame di raffreddamento superficiale (tjmax) è calcolata in base al consumo energetico del dispositivo, alla temperatura ambiente e alla temperatura massima ammissibile di giunzione.