PCB Tecnico - Abilità di progettazione di dissipazione di calore PCB di progettazione PCB

L'affidabilità delle apparecchiature elettroniche diminuirà e anche le apparecchiature elettroniche falliranno a causa del surriscaldamento del dispositivo. Pertanto, è molto importante condurre l'elaborazione della progettazione di dissipazione del calore sul circuito stampato.

Il circuito stampato, cioè la scheda PCB, si basa sullo schema schematico del circuito e realizza le funzioni richieste dal progettista del circuito. Il design della scheda PCB include la progettazione del layout, che deve considerare vari fattori come il layout delle connessioni esterne, il layout ottimizzato dei componenti elettronici interni, il layout ottimizzato delle connessioni metalliche e dei fori passanti, la protezione elettromagnetica e la dissipazione del calore.

Analisi del fattore di aumento della temperatura PCB

La causa diretta dell'aumento della temperatura della scheda stampata è dovuta all'esistenza di dispositivi di consumo energetico del circuito. Tutti i dispositivi elettronici hanno un consumo energetico variabile e l'intensità di riscaldamento varia con la dimensione del consumo energetico.

Due fenomeni di aumento della temperatura nelle schede stampate:

(1) Aumento della temperatura locale o aumento della temperatura della grande area

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

I modi per migliorare l'aumento della temperatura delle schede stampate PCB devono essere considerati sotto molti aspetti, perché questi fattori sono spesso correlati e dipendenti in un prodotto e sistema, la maggior parte dei fattori dovrebbe essere analizzata in base alla situazione reale, La situazione attuale può calcolare o stimare in modo più corretto parametri quali l'aumento della temperatura e il consumo energetico.

Metodo di dissipazione del calore del circuito stampato

Pertanto, durante l'analisi e la progettazione del consumo di energia termica PCB, i seguenti aspetti sono generalmente utilizzati per risolvere il metodo di dissipazione del calore PCB e ottimizzare la progettazione.

1. Alto dispositivo generatore di calore più radiatore, piastra di conduzione termica (tubo)

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 dissipatore di calore (tubo), 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 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. Negli ultimi anni, i cuscinetti termici morbidi del cambio di fase saranno aggiunti alla superficie di alcuni componenti ad alto calore per migliorare l'effetto di dissipazione del calore.

2. dissipazione di 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 basta 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.

3. Utilizzare la progettazione 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 termicamente conduttivi sono il mezzo principale di dissipazione del calore. Per testare e valutare la capacità di dissipazione del calore di un PCB, è necessario calcolare l'equivalente conducibilità termica di un materiale composito composto da vari materiali con conducibilità termica diversa, un substrato isolante per PCB.

4. Distribuzione ragionevole e uniforme delle fonti di calore

I componenti della 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 piccoli transistor di segnale, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.) devono essere collocati nel flusso d'aria di raffreddamento. Il flusso più alto (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. Evitare la concentrazione di punti caldi sul PCB, distribuire componenti con potenza equivalente uniformemente sulla scheda PCB il più possibile e mantenere le prestazioni della temperatura superficiale del PCB uniformi e coerenti.

5. Utilizzare materiali conduttivi termici per ridurre la resistenza termica

I dispositivi ad alta dissipazione del calore dovrebbero ridurre al minimo la resistenza termica tra di loro quando sono collegati al substrato. Per soddisfare meglio i requisiti delle caratteristiche termiche, alcuni materiali termoconduttivi (come uno strato di gel di silice termoconduttivo) possono essere utilizzati sulla superficie inferiore del chip e una certa area di contatto può essere mantenuta per il dispositivo per dissipare il calore.

6. La connessione tra il dispositivo e il substrato

(1) Minimizzare la lunghezza del cavo del dispositivo

(2) Quando si selezionano i dispositivi ad alta potenza, la conducibilità termica del materiale di piombo dovrebbe essere considerata. Se possibile, provare a scegliere la sezione trasversale più grande del cavo

(3) Scegliere un dispositivo con più pin

7. Selezione dei materiali di imballaggio per dispositivi

(1) Quando si considera PCB therma l design, prestare attenzione alla descrizione del pacchetto del dispositivo e alla sua conducibilità termica

(2) Considerare di fornire un buon percorso di conduzione del calore tra il substrato e il pacchetto del dispositivo

(3) Le divisioni dell'aria dovrebbero essere evitate nel percorso di conduzione del calore. In questo caso, i materiali termoconduttori possono essere utilizzati per il riempimento.