PCBニュース - PCBの温度上昇要因とその対策

アブストラクト, 電子機器の動作中に発生した熱は、装置の内部温度を急速に上昇させる. 熱が時間に消散されないならば, 機器は加熱し続ける, そして、装置は過熱のため失敗するでしょう, そして、電子機器の信頼性が低下する. したがって, 散逸板はとても重要です.

直接係数 PCB温度 上昇は電力消費部品の存在である, また、消費電力の変化に伴い加熱強度が変化する.

プリント配線板の温度上昇要因とその解法

温度上昇の2つの現象がある。

（1）現地気温の上昇又は全面積の温度上昇；

短期温度上昇または長期昇温

詳細な理由については、通常、以下の側面から分析される。

1 .消費電力

1）単位面積当たりの消費電力の解析

2）pcb上の消費電力分布を解析した。

2. PCB構造

（1）サイズ；

2）材料。

PCBのインストール方法

（1）垂直設置、水平設置等の設置方法。

2）封止条件及びケーシングからの距離。

熱輻射

（1）PCB表面の放射率。

（2）PCBと隣接する表面との温度差とその絶対温度；

熱伝導

（1）ラジエータを設置する。

2）他の設置構造部品の導通。

熱対流

自然対流

2）強制冷却対流。

pcbからの上記因子を解析することは，pcbの温度上昇を解決する有効な方法である。Runzeウーチョウは、これらの要因が通常製品とシステムに関係していて、互いに依存すると思っています。ほとんどの要因は、実際の条件に基づいて分析する必要があります。特定の実際の条件に従ってのみ、温度上昇や消費電力などのパラメータを正確に計算することができる。

解決策

放熱器及び熱伝導板を有する高発熱装置

PCB内の部品点数が少なくなると（3未満）、ヒートシンクやヒートパイプを装置に加えることができる。温度を下げることができない場合、放熱器効果を高めるためにファン付きラジエータを使用することができる。部品数が多い場合（3以上）には、PCBやPC上の加熱装置の位置と高さによってカスタマイズされた特殊ヒートシンクである放熱性の高いカバー（ボード）を使用することができる。異なるコンポーネントの上部と下部を配置します。ヒートシールドは、部品の表面に一体的に固定され、各部品と接触して放熱する。しかし、溶接プロセス中の部品のバラツキが悪いため、放熱効果が良くない。

PCB自体を通しての冷却

現在広く使用されているPCBは、銅クラッド／エポキシガラスクロス基板又はフェノール樹脂ガラスクロス基板であり、少量の銅ベースの積層板が使用されている。これらの基板は優れた電気的性質及び加工性を有しているが、それらの放熱性は悪い。高発熱部品の放熱経路としては、PCB自体の樹脂から熱を伝導させることは困難であるが、部品表面から周囲の空気に放熱することは困難である。しかし、電子製品は小型化、高密度実装、高熱組立の時代に入ると、表面の小さな部分から熱を放射することができない。同時に、多くの表面実装部品（例えばQFPおよびBGA）のために、コンポーネントによって、生じる大量の熱は、PCBに移される。したがって、放熱の問題を解決する最良の方法は、加熱素子と直接接触するPCB自体の放熱能力を増大させることである。伝導または放出。

放熱を達成するために合理的なレイアウト設計を用いる

回路基板上の樹脂は熱伝導性が劣っており、銅線や穴は熱伝導性が良いので、PCBの保湿性は、銅の残留率を増加させ、熱ホールを増加させることが熱放散の主要な手段であると考えている。

pcbの放熱能力を評価するためには，異なる熱伝導率をもつ種々の材料から成る複合材料の等価熱伝導率を計算する必要がある。

自由対流空気冷却を使用する装置のために、垂直に長い方法または水平に長い方法で集積回路（または他の装置）を手配することは、最高です。

それらはそれらの熱および放熱に従って同じPCBに置かれるべきです。低発熱又は耐熱性の低いデバイス（例えば小信号トランジスタ、小型集積回路、電解コンデンサ等）を配置すること。冷却空気流（入口における）の最高の流れと、多くの熱または熱（例えばパワートランジスタ、大規模集積回路など）を生成する装置は、冷却の最も下流の気流に位置しています。

水平方向には、熱伝達経路を短くするために、高出力部品をPCBの端部近くに配置する必要がある。垂直方向には、動作中の他の構成要素の温度を下げるために、高出力部品をPCBの頂部近くに配置する必要がある。

温度に敏感なコンポーネントは、最低温度領域（デバイスの底のような）に置かれるべきです。加熱装置の上に直接置かないでください。複数のデバイスは、好ましくは水平面上で千鳥化される。

デバイス内のPCBの放熱は主に気流に依存するので、気流経路は設計プロセス中に研究されるべきであり、デバイスまたはPCBは適切に構成されるべきである。空気が流れると抵抗の低い場所で流れやすい。したがって、プリント回路基板上の機器を構成する場合、ある領域に大きな空気空間を残すことを避ける。また、マシン全体の複数のプリント基板の構成においても同様の問題がある。

PCB上のホットスポットの集中を避ける, 可能な限り均等に電源をPCBに分配する, そして、PCB表面均一性の温度パフォーマンスを保つ. デザインプロセスで, 通常、厳密な一様分布を達成することは困難である, しかし、それは、高出力密度, ホットスポットが回路全体の正常な動作に影響を及ぼす. 必要なら, プリント回路の熱特性を解析する必要がある. 例えば, 専門家に追加した熱性能指数解析ソフトウェアモジュール PCB設計 ソフトウェアは設計者が回路設計を最適化するのを助ける.

熱放散のために最高の場所の近くで最も高い消費電力と最大の熱発生をもつ構成要素を置いてください。それがプリント回路基板の角および周辺端に置かれない限り、ヒートシンクを熱しないでください。電源抵抗器を設計するとき、できるだけ多くの装置を選んでください、そして、プリント回路板のレイアウトを調節するとき、熱放散のために十分なスペースを残してください。

高放熱デバイスが基板に接続されるとき、それらの間の熱抵抗は最小にされなければならない。熱特性要件をより良く満たすために、いくつかの熱伝導性材料（例えば熱伝導性シリカゲルの層）をチップの底面に使用することができ、特定の接触面積を維持してデバイスを分散させることができる。

部品と基板の接続

（1）部品リードの長さを最小にすること。

（2）高出力部品を選択する際には、リード材料の熱伝導率を考慮し、最大断面のリード線をできるだけ選択する。

（3）多数のピンを有する部品を選択する。

機器包装選択

（1）放熱設計を考慮する場合は、部品の包装指示や熱伝導性に注意してください。

（2）基板と素子パッケージとの間に良好な熱経路を設けるために考慮すべきである。

3）熱伝導路では空気分離を避ける。この場合、充填には熱伝導性材料を用いることができる。