PCB Tecnico - alcuni metodi di progettazione termica PCB

1 dissipazione del calore attraverso la scheda PCB stessa

Attualmente, le schede PCB ampiamente utilizzate sono substrati in tessuto di vetro epossidico o substrati in tessuto di vetro resina fenolica e viene utilizzata una piccola quantità di schede rivestite 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 dalla resina del PCB stesso conduca il calore, ma dissipa il calore dalla superficie del componente all'aria circostante. Tuttavia, poiché i prodotti elettronici sono entrati nell'era della miniaturizzazione dei componenti, del montaggio ad alta densità e dell'assemblaggio ad alto riscaldamento, non è sufficiente affidarsi alla superficie di un componente con una superficie molto piccola per dissipare il calore. Allo stesso tempo, a causa dell'ampio uso di componenti per montaggio superficiale come QFP e BGA, una grande quantità di calore generato dai componenti viene trasferita 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 stesso, che è a contatto diretto con l'elemento riscaldante, attraverso la scheda PCB. Da trasmettere o emettere.

2 Componenti ad alta generazione di calore più radiatore e piastra di conduzione del calore

Quando un piccolo numero di componenti nel PCB genera una grande quantità di calore (meno di 3), un dissipatore di calore o un tubo di 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 coperchio di dissipazione del calore (scheda), che è uno speciale dissipatore di calore personalizzato in base alla posizione e all'altezza del dispositivo di riscaldamento sul PCB o su un grande dissipatore di calore piatto Tagliare diverse posizioni di altezza dei componenti. Il coperchio di dissipazione del calore è interamente fibbiato sulla superficie del componente ed è a contatto con ogni componente per dissipare il calore. Tuttavia, l'effetto di dissipazione del calore non è buono a causa della scarsa consistenza dell'altezza durante il montaggio e la saldatura dei componenti. Di solito, un cuscinetto termico morbido di cambiamento di fase viene aggiunto sulla superficie del componente per migliorare l'effetto di dissipazione del calore.

3 Per le apparecchiature che adottano il raffreddamento ad aria a convezione libero, è meglio organizzare i circuiti integrati (o altri dispositivi) verticalmente o orizzontalmente.

4 Utilizzare il design ragionevole del cablaggio per raggiungere la dissipazione del calore

Poiché la resina nella piastra ha scarsa conducibilità termica e le linee e i fori della lamina di rame sono buoni conduttori di calore, aumentando il tasso residuo della lamina di rame e aumentando 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 la conducibilità termica equivalente (nove eq) del materiale composito composto da vari materiali con conduttività termica diversa-il substrato isolante per il PCB.

5 I dispositivi sulla stessa scheda stampata devono 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 di segnale piccoli, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.) devono essere posti in raffreddamento Nella parte superiore del flusso d'aria (all'ingresso), i dispositivi con grande resistenza al calore o 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 sono posizionati 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 posizionati il più vicino possibile alla parte superiore della scheda stampata per ridurre la temperatura di altri dispositivi quando questi sono in funzione. Influenza.

7 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 durante la progettazione e il dispositivo o il circuito stampato dovrebbe essere ragionevolmente configurato. Quando l'aria scorre, tende sempre a fluire in luoghi con bassa resistenza, quindi quando si configurano i dispositivi sul circuito stampato, evitare di lasciare un ampio spazio aereo in una certa area. Anche la configurazione di più circuiti stampati in tutta la macchina dovrebbe prestare attenzione allo stesso problema.

8. Il dispositivo sensibile alla temperatura è posizionato meglio nella zona più bassa della temperatura (come il fondo del dispositivo). Non posizionarlo mai direttamente sopra il dispositivo di riscaldamento. È meglio sfalsare più dispositivi sul piano orizzontale.

9 Disporre i componenti con il più alto consumo energetico e la più alta generazione di calore vicino alla posizione migliore per la dissipazione del calore. Non posizionare dispositivi ad alto riscaldamento sugli angoli e sui bordi periferici della scheda stampata, a meno che non sia disposto un dissipatore di calore vicino ad essa.

10 L'amplificatore di potenza RF o il PCB LED adotta un substrato di base metallica.11 Evitare la concentrazione di punti caldi sul PCB, distribuire il potere uniformemente sulla scheda PCB il più possibile e mantenere le prestazioni della temperatura superficiale PCB uniformi e coerenti. Spesso è difficile ottenere una distribuzione uniforme rigorosa durante il processo di progettazione, ma le aree con densità di potenza troppo elevata devono essere evitate per evitare che i punti caldi influenzino il normale funzionamento dell'intero circuito. Se possibile, è necessario analizzare l'efficienza termica del circuito stampato. Ad esempio, il modulo software di analisi dell'indice di efficienza termica aggiunto in alcuni software professionali di progettazione PCB può aiutare i progettisti a ottimizzare la progettazione del circuito. Quattro, sommario3.1 Selezione del materiale(1) L'aumento della temperatura dei conduttori della scheda stampata dovuto alla corrente di passaggio più la temperatura ambiente specificata non deve superare 125 gradi Celsius (valore tipico comunemente usato. Può essere diverso a seconda della scheda selezionata). Poiché i componenti installati sulla scheda stampata emettono anche un certo calore, che influisce sulla temperatura di lavoro, questi fattori dovrebbero essere presi in considerazione nella selezione dei materiali e nella progettazione della scheda stampata. La temperatura del punto caldo non dovrebbe superare 125 gradi Celsius. Scegliere il più spesso rivestimento di rame il più possibile (2) In casi speciali, a base di alluminio, ceramica e altre piastre con bassa resistenza termica possono essere selezionate. (3) La struttura della scheda multistrato è utile per la progettazione termica del PCB.

3.2 Assicurarsi che il canale di dissipazione del calore sia sbloccato(1) Fare pieno uso della disposizione dei componenti, della pelle di rame, dell'apertura della finestra e dei fori di dissipazione del calore per stabilire un canale ragionevole ed efficace a bassa resistenza termica per garantire che il calore sia esportato senza intoppi al PCB. (2) L'impostazione della dissipazione del calore attraverso i fori Progetta una certa dissipazione del calore attraverso i fori e i fori ciechi, che può efficacemente aumentare l'area di dissipazione del calore e ridurre la resistenza termica e aumentare la densità di potenza del circuito stampato. Ad esempio, impostare tramite fori sui pad dei dispositivi LCCC. Il saldatore lo riempie nel processo di produzione del circuito per aumentare la conducibilità termica. Il calore generato durante il funzionamento del circuito può essere rapidamente trasferito allo strato di dissipazione del calore metallico o al pad di rame sul retro attraverso i fori passanti o fori ciechi da dissipare. In alcuni casi specifici, un circuito stampato con uno strato di dissipazione del calore è appositamente progettato e utilizzato. Il materiale di dissipazione del calore è generalmente rame/molibdeno e altri materiali, come schede stampate utilizzate su alcuni alimentatori del modulo. (3) L'uso di materiali termicamente conduttivi Al fine di ridurre la resistenza termica del processo di conduzione termica, i materiali termicamente conduttivi sono utilizzati sulla superficie di contatto tra il dispositivo ad alto consumo energetico e il substrato per migliorare l'efficienza di conduzione termica. (4) Il metodo di processo può causare temperature locali elevate in alcune aree in cui il dispositivo è montato su entrambi i lati. Al fine di migliorare le condizioni di dissipazione del calore, una piccola quantità di piccolo rame può essere mescolata nella pasta di saldatura e ci sarà una certa quantità di giunti di saldatura sotto il dispositivo dopo la saldatura a riflusso. alta. Lo spazio tra il dispositivo e la scheda stampata è aumentato e la dissipazione del calore a convezione è aumentata.

3.3 Requisiti per la disposizione dei componenti

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

(2) può essere considerato di progettare e installare appositamente componenti con calore e radiazioni elevate su un circuito stampato;

(3) La capacità termica del bordo è uniformemente distribuita. Fare attenzione a non posizionare componenti ad alta potenza in modo concentrato. Se è inevitabile, posizionare i componenti corti a monte del flusso d'aria e garantire un sufficiente flusso d'aria di raffreddamento attraverso l'area concentrata a consumo di calore;