전자 설계 - PCB 회로기판 열 방출 설계 기법

1. 핫 디자인의 중요성

전자 장비의 경우 작동 중에 일정한 열이 발생하여 장비 내부 온도를 빠르게 상승시킵니다.만약 열량이 제때에 사라지지 않으면 설비는 계속 온도를 올리게 되고 설비는 과열로 인해 효력을 잃게 된다.전자 설비의 신뢰성 성능이 떨어질 것이다.따라서 회로 기판에 열을 잘 방출하는 것이 매우 중요하다.

둘째, 인쇄회로기판의 온도 상승 요인을 분석하였다.

인쇄회로기판의 온도가 높아지는 직접적인 원인은 회로 전력 소모 부품의 존재이다.전자 장치는 전력 소비량이 다르며 가열 강도는 전력 소비량의 크기에 따라 달라집니다.

인쇄판의 온도가 상승하는 두 가지 현상:

(1) 국부적인 온도상승 또는 대면적의 온도상승;

(2) 단기 온도 상승 또는 장기 온도 상승.PCB 열처리 시간을 분석할 때 일반적으로 다음과 같은 몇 가지 측면에서 분석합니다.

2.1 전력 소비

(1) 단위 면적의 전력 소비량을 분석한다.

(2) PCB의 전력 분포를 분석한다.

2.2 인쇄판의 구조

(1) 인쇄판의 크기;

(2) 인쇄판의 재료.

2.3 인쇄회로기판을 설치하는 방법

(1) 설치 방법 (예: 수직 설치, 수평 설치);

(2) 밀봉 조건과 튜브와의 거리.

2.4 열복사

(1) 인쇄회로기판 표면의 발사율;

(2) 인쇄판과 인접 표면 사이의 온도차 및 절대 온도

2.5 열전도

(1) 히트싱크 설치,

(2) 기타 설치 구조 부품의 전도.

2.6 열대류

(1) 자연 대류;

(2) 강제 냉각 대류.

PCB에서 상술한 요소를 분석하는것은 인쇄판의 온도상승문제를 해결하는 효과적인 경로이다.제품 및 시스템에서 이러한 요소는 종종 상호 연관되고 의존적입니다.대부분의 요소는 실제 상황에 따라 분석해야 하며, 특정 실제 상황에 대해서만 온도 상승과 전력 소비량과 같은 매개변수를 더 정확하게 계산하거나 추정할 수 있습니다.

3. PCB 열 설계의 일부 방법

1 PCB 보드 자체로 열 방출

현재 널리 사용되는 PCB 보드는 구리/에폭시 유리 천기판 또는 페놀 수지 유리 천기판이며, 소량은 종이 기반 구리 도금판을 사용한다.이러한 기판은 전기적 성능과 가공적 성능이 뛰어나지만 열 방출성이 떨어진다.고열 소자의 열 방출 경로로서 PCB 자체의 수지로부터 열이 전도되는 열을 기대하는 것은 거의 불가능하며, 소자 표면에서 주변 공기로 열을 발산한다.그러나 전자제품이 부품의 소형화, 고밀도 설치, 고가열 조립의 시대에 접어들면서 표면적이 매우 작은 부품의 표면에 의존하여 열을 방출하는 것만으로는 부족하다.이와 동시에 QFP와 BGA 등 표면설치소자의 광범한 사용으로 하여 이런 소자에서 발생한 대량의 열은 PCB판으로 전이되였다.따라서 발열 문제를 해결하는 가장 좋은 방법은 PCB 보드를 통해 가열 부품과 직접 접촉하는 PCB 자체의 발열 능력을 향상시키는 것이다.발사, 발사.

2 고발열 부품 히트싱크 및 열전도판

PCB의 소량 구성 요소에서 3 미만의 많은 열이 발생하는 경우 히터 장치에 히트싱크 또는 히트파이프를 추가할 수 있습니다.온도를 낮출 수 없을 때는 팬이 있는 히트싱크를 사용하여 히트싱크를 향상시킬 수 있습니다.가열 장치의 수가 크거나 (3개 이상) 경우 PCB에서 가열 장치의 위치와 높이에 따라 사용자 정의된 특수 히트싱크이거나 대형 평면 히트싱크인 대형 히트싱크 덮개(보드)를 사용할 수 있습니다. 서로 다른 구성 요소의 높이 위치를 절단합니다.냉각 덮개 전체가 부품 표면에 잠겨 각 부품과 접촉하여 열을 방출합니다.그러나 어셈블리를 조립하고 용접할 때 높은 일관성이 떨어지기 때문에 발열 효과가 좋지 않습니다.일반적으로 컴포넌트 표면에 열 방출 효과를 높이기 위해 소프트한 열 변환 핫 패드를 추가합니다.

3 자유 대류 공기 냉각을 사용하는 장치의 경우 집적 회로 (또는 기타 장치) 를 수직 또는 수평으로 배치하는 것이 좋습니다.

4 냉각을 위한 합리적인 케이블 연결 설계

판의 수지는 열전도성이 떨어지기 때문에 동박선과 구멍은 좋은 열전도체이기 때문에 동박의 잔류율과 열전도구멍을 증가시키는 것이 열을 방출하는 주요 수단이다.

PCB의 열 방출 능력을 평가하기 위해서는 열전도도가 다른 다양한 재료로 구성된 복합재료의 동등한 열전도율(9당량)인 PCB의 절연 기판을 계산할 필요가 있다.

5 같은 인쇄판의 설비는 열치와 열 방출 정도에 따라 가능한 한 배치해야 한다.열 수치가 낮거나 내열성이 떨어지는 장비 (예: 소형 신호 트랜지스터, 소형 집적 회로, 전해질 콘덴서 등) 는 냉각 상태에 두어야 합니다. 공기 흐름의 맨 위쪽 (입구),또한 열 또는 열 저항이 큰 장치 (예: 전력 트랜지스터, 대규모 집적 회로 등) 는 냉각 기류의 맨 아래에 배치됩니다.

6 수평 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 인쇄판의 가장자리에 접근하여 전열 경로를 단축한다;수직 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 인쇄판의 상단에 접근하여 다른 부품이 작동할 때의 온도를 낮춘다.영향

7 설비에서 인쇄회로기판의 열 방출은 주로 기류에 의존하기 때문에 설계할 때 기류 경로를 연구하고 설비나 인쇄회로기판을 합리적으로 배치해야 한다.공기가 흐를 때, 그것은 항상 저항력이 낮은 곳에서 흐르는 경향이 있기 때문에, 인쇄회로기판에 설비를 배치할 때, 어떤 구역에 큰 공역을 남기는 것을 피한다.전체 기기의 여러 인쇄회로기판 배치도 같은 문제에 주의해야 한다.

온도 민감 장치는 가장 낮은 온도 영역 (예: 장치의 아래쪽) 에 배치하는 것이 좋습니다.가열 장치 위에 직접 배치하지 마십시오.수평면에서 여러 장치를 분리하는 것이 좋습니다.

9 전력 소비량이 가장 높고 발열량이 가장 높은 부품을 발열량이 가장 좋은 위치 근처에 배치한다.근처에 히트싱크가 없는 한 인쇄판의 구석과 주변 가장자리에 고열 장치를 배치하지 마십시오. 전력 저항기를 설계할 때는 가능한 한 더 큰 장치를 선택하고 인쇄판 레이아웃을 조정할 때 충분한 히트싱크 공간을 확보하십시오.

10 무선 전력 증폭기 또는 LED PCB는 금속 베이스를 사용합니다.

11 핫스팟이 PCB에 집중되지 않도록 하고, 가능한 한 PCB 보드에 전력을 균일하게 분포하여 PCB 표면의 온도 성능을 균일하게 일치시킨다.설계 과정에서 일반적으로 엄격한 균일 분포를 실현하기는 어렵지만, 핫스팟이 전체 회로의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않도록 전력 밀도가 너무 높은 영역을 피해야 한다.가능하다면 인쇄회로의 열효율을 분석할 필요가 있다.예를 들어, 일부 전문 PCB 설계 소프트웨어에 추가된 열 효율 지표 분석 소프트웨어 모듈은 설계자가 회로 설계를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.