PCB 기술 - PCB 온도 상승 및 발열 요인

전자기기의 작동 중에 발생하는 열은 기기 내부의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있다.만약 열이 제때에 사라지지 않으면 설비는 계속 열이 나고 설비는 과열로 인해 효력을 잃게 되며 전자설비의 신뢰성은 낮아지게 된다.따라서 인쇄회로기판에 열을 방출하는 것은 매우 중요하다.

하나인쇄회로기판 온도 상승 요인 분석

인쇄회로기판의 온도가 상승하는 직접적인 원인은 회로전력소모부품의 존재인데 전자부품의 전력소모수준이 다름에 따라 가열강도가 전력소모크기에 따라 변화한다.

인쇄 회로 기판의 두 가지 온도 상승 현상:

(1) 국부적인 온도상승 또는 대면적의 온도상승;

(2) 단기 온도 상승 또는 장기 온도 상승.

일반적으로 PCB 회로 기판의 열 소비량을 분석하는 데는 다음과 같은 몇 가지 측면이 있습니다.

1.전력 소비

(1) 단위 면적의 전력 소비량을 분석한다.

(2) PCB 보드의 전력 분포를 분석합니다.

2. 인쇄회로기판의 구조

(1) 인쇄회로기판의 크기;

(2) 인쇄회로기판 재료.

3. 인쇄회로기판을 설치하는 방법

(1) 설치 방법 (예: 수직 설치, 수평 설치);

(2) 밀봉 조건과 케이스와의 거리.

4.열복사

(1) 인쇄회로기판 표면의 발사율;

(2) 인쇄회로기판과 인접한 표면 사이의 온도차 및 절대온도;

5.열전도

(1) 히트싱크 설치,

(2) 기타 설치 구조의 전도.

6.열대류

(1) 자연 대류;

(2) 강제 냉각 대류.

PCB 회로 기판에서 위의 요소를 분석하는 것은 인쇄 회로 기판의 온도 상승 문제를 해결하는 효과적인 방법입니다.제품 및 시스템에서 이러한 요소는 종종 상호 연관되고 의존적입니다.대부분의 요소는 실제 상황에 근거하여 분석해야 한다.특정 실제 상황만이 온도 상승과 전력 소비량과 같은 매개변수를 더 정확하게 계산하거나 추정할 수 있습니다.

2. PCB 회로기판 열 방출 방법

1.고발열장치 히터, 열전도판

PCB 회로 기판의 작은 구성 요소에서 3 미만의 많은 열이 발생하는 경우 히터 구성 요소에 히트싱크 또는 히트파이프를 추가할 수 있습니다.온도를 낮출 수 없을 때는 팬이 있는 히트싱크를 사용하여 히트싱크를 향상시킬 수 있습니다.가열장치의 수량이 비교적 크거나 (3개 이상) 경우 대형 방열덮개 (판) 를 사용할 수 있는데, 이는 가열장치가 PCB 회로판에 있는 위치와 높이에 따라 사용자 정의된 전용 방열기 또는 방열에 사용되는 대형 평판이 장치에서 서로 다른 부품의 높이 위치를 절단하는 것이다.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.

2. PCB 회로기판 자체를 통해 열 방출

현재 널리 사용되고 있는 PCB 회로기판은 복동/에폭시 유리 천기판 또는 페놀 수지 유리 천기판 및 소량의 종이 기반 복동판이다.이러한 기판은 전기적 성능과 가공적 성능이 뛰어나지만 열 방출성이 떨어진다.고열 소자에 사용되는 열 방출 방법으로서, 열량이 PCB 회로 기판 자체의 수지에서 나오는 것을 거의 기대할 수 없고, 열을 소자 표면에서 주변 공기로 발산한다.그러나 전자제품이 부품의 소형화, 고밀도 설치, 고가열 조립의 시대에 접어들면서 표면적이 매우 작은 부품의 표면에 의존하여 열을 방출하는 것만으로는 부족하다.아울러 QFP와 BGA 등 표면 장착 소자의 대규모 사용으로 소자에서 발생하는 열이 PCB 회로기판으로 대거 이동했다.따라서 발열 문제를 해결하는 가장 좋은 방법은 가열 부품과 직접 접촉하는 PCB 자체의 발열 능력을 향상시키는 것이다.회로 기판 전도 또는 복사.

3. 냉각을 위한 합리적인 케이블 연결 설계

조각재 중의 수지는 열전도성이 비교적 떨어지지만 동박선과 구멍은 양호한 열전도체이기 때문에 동박의 잉여율과 열전도구멍을 증가시키는 것은 열을 방출하는 주요 수단이다.

PCB 회로기판의 열 방출 능력을 평가하기 위해서는 열전도도가 다른 다양한 재료로 구성된 복합재료의 동등한 열전도율(9당량)인 PCB 회로기판용 절연기판을 계산할 필요가 있다.

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

5. 같은 인쇄회로기판의 설비는 열치와 열 방출 정도에 따라 가능한 한 배치해야 한다.소형 신호 트랜지스터, 소형 집적 회로, 전해질 콘덴서 등 열 수치가 작거나 내열성이 떨어지는 장치는 냉각 기류의 최대 유량(입구)에 배치해야 합니다.전력 트랜지스터, 대규모 집적회로 등과 같은 큰 열 또는 열 저항을 가진 부품은 냉각 기류의 최하류에 배치됩니다.

6.수평 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 인쇄회로기판의 가장자리에 접근하여 전열 경로를 단축한다;수직 방향에서, 고출력 부품은 가능한 한 인쇄 회로 기판의 상단에 접근하여 이러한 부품이 다른 부품에 미치는 영향을 줄인다.온도의 영향.

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.

8. 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.

9. 핫스팟이 PCB 회로 기판에 집중되지 않도록 하고, 가능한 한 전력을 PCB 회로에 균일하게 분포하여 PCB 회로 기판 표면의 온도 성능을 균일하게 유지한다.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 보드 설계 소프트웨어에 추가된 열 효율 지표 분석 소프트웨어 모듈은 설계자가 회로 설계를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

10.전력 소비량과 발열량이 가장 높은 설비를 가장 좋은 열 방출 위치 부근에 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.

11. 고발열 부품을 기판에 연결할 때 가능한 한 그것들 사이의 열 저항을 낮춰야 한다.열특성요구를 더욱 잘 만족시키기 위하여 칩의 밑면에 일부 열전도재료 (예를 들면 한층의 열전도규소고무) 를 사용하고 일정한 접촉면적을 유지하여 부품의 열을 방출할수 있다.

12. 부품과 기판의 연결:

(1) 설비의 도선 길이를 최대한 줄인다.

(2) 고출력 부품을 선택할 때 지시선 재료의 열전도성을 고려하고 가능하다면 최대한의 지시선 횡단면을 선택한다.

(3) 추가 핀이 있는 장치를 선택합니다.

13. 설비의 포장 선택:

(1) 열설계를 고려할 때 부품의 포장설명 및 열전도성에 주의를 돌려야 한다.

(2) 라이닝과 부품 패키지 사이에 양호한 열전도 경로를 제공하는 것을 고려한다;

(3) 열전도 경로에서 공기 분리를 피해야 한다.이 경우 열전도성 재료를 사용하여 채울 수 있습니다.