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PCB技術

PCB技術 - 高温抵抗に適したPCBについて

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PCB技術 - 高温抵抗に適したPCBについて

高温抵抗に適したPCBについて

2021-11-10
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Author:Downs

みんな知ってる, デザイナーは、より多くのパフォーマンスをスクイズしています プリント回路基板. 電力密度が上昇中, そして、続く高温は導体と誘電体に深刻な損傷をもたらす. I 2 R損失または環境因子に起因する上昇温度は、熱抵抗および電気インピーダンスに影響する, 不安定なシステム性能をもたらす, たとえ完全な失敗でないとしても. 導体と誘電体との間の熱膨張率の違い(加熱時の材料の膨張と冷却時の収縮の傾向を測定する)は機械応力を引き起こす, 亀裂と接続不良につながる, 特に回路基板が周期的に加熱され冷却されるとき . 温度が十分ならば, 誘電体は完全にその構造的完全性を失うかもしれない, トラブルで最初のドミノを残す.


熱は常に影響を及ぼす要因でした PCB性能. デザイナーは、PCBでヒートシンクを含むことに慣れています. しかし, 今日の高出力密度設計要件は伝統的PCB熱管理慣行を圧倒する.

高温の影響を緩和することは、高温PCBの性能と信頼性に大きな影響を与えるだけでなく、以下の要因にも影響を及ぼす。

コンポーネント(またはシステム)重量

アプリケーションサイズ

コスト

電源要件

PCBボード

高温PCBは、通常、170℃℃以上のTg(ガラス転移温度)のものと定義される。

連続熱負荷に対して,tg 25°c°以下の動作温度では,高温pcbsは単純な規則則に従うべきである。

したがって、製品が130℃以上の温度範囲にある場合は、高Tg材料を使用することをお勧めします。

本論文では,高温のpcbの製造とpcbaで使用されるいくつかの設計法と技術を論じ,設計者が高温応用に対処するのを助ける。

PCBの放熱技術と設計問題

熱は1つ以上のメカニズム(放射、対流、伝導)を通して放散されます、そして、デザインチームはシステムとコンポーネントの温度を管理する方法を決めるとき、これらの3つの要因を心に留めておかなければなりません。

重い銅のPCB

放射線

放射線は電磁波の形でエネルギーの放出である。私たちは光を発するものとして考える傾向がありますが、絶対零度以上の温度の物体は熱を放射するものです。通常、放熱される熱は回路基板の性能に最も影響を与えるが、ラクダの背中を破壊する藁であってもよい。効果的に熱を除去するために、電磁波は、ソースから比較的明確なパスを有するべきである。反射面は光子の流出を挫折させ、そのソースで多数の光子を再編成する。反射面が一緒に放物線ミラー効果を形成することが不運であるならば、彼らは多くの光源の放射エネルギーを集中させて、それをシステムの不幸な部分に集中させます。そして、本当のトラブルを引き起こします。

対流

対流は流体(空気、水など)に熱を伝達する。対流は、「自然」です:流体は熱源から熱を吸収して、密度の減少して、熱源から放射器まで増加して、冷えて、密度の増加して、それから熱源に戻って、それからプロセスを繰り返します。(小学校の「雨サイクル」を思い出してください)他の対流は、ファンまたはポンプによって「強制されます」。対流に影響する主要な要因は、供給源と冷却材との間の温度差、熱源の難しさ、熱を吸収する冷却材の難しさ、冷却剤の流量、伝熱面面積である。液体は気体よりも熱を吸収する。

導電率

伝導は、熱源とヒートシンクの間の直接接触を通しての熱の移動です。多くの点で、それは電流に類似しています:ソースとシンクの間の温度差は電圧と類似しています、単位時間あたりに転送される熱はアンペアに類似しています、そして、熱が熱伝導体を通って流れる簡単さは電流に類似しています。導電率.実際には、良好な電気伝導体を構成する因子もまた、良好な熱伝導体を構成する。なぜなら、それらはすべて、分子または原子運動の形態を表すからである。例えば、銅とアルミニウムは熱と電気の優れた導体である。より大きな導体断面積は、熱と電子の伝導率を増加させることができる。電気回路と同様に、長くて曲がりくねった流路は、導体の効率を厳しく減らすことができる。

一般に, 回路基板から熱を除去する主な機構は、適切なヒートシンクに熱を伝導することである, and 対流 環境に熱を伝導する. 熱は、ソースから直接熱を放射する, しかし、ほとんどの熱は通常、専用に設計されたチャネル(「ホットチャネル」または「ホットチャネル」と呼ばれる)を通って運ばれます。プリント配線板ヒートシンク 比較的大きく、高い放射率表面(典型的には表面積をさらに増加させるために波形状またはフィン状)を有し、導電性(例えば、銅またはアルミニウム)裏地と結合し、労働集約的なプロセス . プリント配線板ヒートシンク また、その表面積を利用するためにデバイスのシャシーに接続することができます. ファンは、通常、冷却気流を提供するのに用いられます. 極端に, 冷却空気自体は、気液熱交換器で冷却することができる.