Teknik PCB - Analisi faktor meningkat suhu papan sirkuit cetak dan penyelesaian

Analisi faktor meningkat suhu papan sirkuit cetak dan penyelesaian

Panas yang dijana oleh peralatan elektronik semasa operasi menyebabkan suhu dalaman peralatan meningkat dengan cepat. Jika panas tidak hilang pada masa, peralatan akan terus panas, peralatan akan gagal kerana pemanasan berlebihan, dan kepercayaan peralatan elektronik akan berkurang. Oleh itu, ia adalah sangat penting untuk menghapuskan panas dari papan sirkuit. Berikut adalah pengalaman berkongsi yang relevan yang disediakan oleh kilang PCB ini untuk anda!

Penyebab langsung meningkat suhu papan cetak adalah kerana wujud peranti penggunaan kuasa sirkuit. Peranti elektronik semua mempunyai konsum kuasa kepada darjah yang berbeza, dan intensiti pemanasan berbeza dengan saiz konsum kuasa.

Dua fenomena meningkat suhu dalam papan cetak:

(1) Tingkat suhu setempat atau meningkat suhu kawasan besar;

(2) Tingkat suhu jangka pendek atau meningkat suhu jangka panjang.

Apabila menganalisis konsumsi tenaga panas PCB, ia secara umum dianalisis dari aspek berikut.

1. Penggunaan kuasa elektrik

(1) Analisis konsumsi kuasa per kawasan unit;

(2) Analisis distribusi penggunaan kuasa pada papan sirkuit PCB.

2. Struktur papan cetak

(1) Saiz papan cetak;

(2) Bahan papan dicetak.

3. Bagaimana memasang papan cetak

(1) Kaedah pemasangan (seperti pemasangan menegak, pemasangan mengufuk);

(2) Keadaan penyegerakan dan jarak dari kawasan.

4. Radiasi panas

(1) Emisiviti permukaan papan cetak;

(2) Perbezaan suhu antara papan cetak dan permukaan bersebelahan dan suhu mutlak mereka;

5. Kondisi panas

(1) Pasang radiator;

(2) Melakukan bahagian struktur pemasangan lain.

6. Penyebab panas

(1) Penyesuaian semulajadi;

(2) Memaksa penyesuaian.

Analisis faktor yang disebut atas dari PCB adalah cara yang efektif untuk menyelesaikan meningkat suhu papan cetak. Faktor-faktor ini sering berkaitan dan bergantung satu sama lain dalam produk dan sistem. Kebanyakan faktor patut dianalisis mengikut situasi sebenar, dan hanya untuk situasi sebenar tertentu. Hanya dalam situasi ini boleh parameter seperti meningkat suhu dan konsumsi kuasa dihitung dengan lebih tepat atau dijangka.

Kaedah penyebaran panas papan litar

1. Komponen yang menghasilkan panas tinggi ditambah radiator dan plat konduktor panas

Apabila sejumlah kecil komponen dalam PCB menghasilkan sejumlah besar panas (kurang dari 3), radiator atau paip panas boleh ditambah ke komponen pemanasan. Apabila suhu tidak boleh rendah, radiator dengan pemanas boleh digunakan untuk meningkatkan kesan penyebaran panas. Apabila bilangan peranti pemanasan besar (lebih dari 3), boleh digunakan penutup pemanasan panas yang besar (papan), iaitu sink panas istimewa yang disesuaikan mengikut kedudukan dan tinggi peranti pemanasan pada PCB atau sink panas rata yang besar Memotong kedudukan tinggi komponen yang berbeza. Penutup penyebaran panas disekat secara integral pada permukaan komponen, dan ia berada dalam kenalan dengan setiap komponen untuk penyebaran panas. Namun, kesan penyebaran panas tidak baik kerana kesistensi tinggi yang tidak baik semasa pengumpulan dan penyelamatan komponen. Biasanya, pad panas perubahan fasa panas lembut ditambah pad a permukaan komponen untuk meningkatkan kesan penyebaran panas.

2. Pencerahan panas melalui papan PCB sendiri

Pada masa ini, papan PCB yang banyak digunakan adalah substrat kain kaca tembaga/epoksi atau substrat kain kaca resin fenolik, dan sejumlah kecil papan kain tembaga berasaskan kertas digunakan. Walaupun substrat ini mempunyai sifat elektrik yang baik dan sifat memproses, mereka mempunyai penyebaran panas yang tidak baik. Sebagai laluan penyebaran panas bagi komponen pemanasan tinggi, hampir mustahil untuk mengharapkan panas dari resin PCB sendiri untuk menjalankan panas, tetapi untuk penyebaran panas dari permukaan komponen ke udara sekeliling. Namun, kerana produk elektronik telah memasuki era miniaturisasi komponen, pemasangan densiti tinggi, dan kumpulan pemanasan tinggi, ia tidak cukup untuk bergantung pada permukaan komponen dengan kawasan permukaan yang sangat kecil untuk menghapuskan panas. Pada masa yang sama, disebabkan penggunaan luas komponen lekap permukaan seperti QFP dan BGA, sejumlah besar panas yang dijana oleh komponen dipindahkan ke papan PCB. Oleh itu, cara terbaik untuk menyelesaikan masalah penyebaran panas adalah untuk meningkatkan kapasitas penyebaran panas PCB sendiri, yang berada dalam hubungan langsung dengan unsur pemanasan, melalui papan PCB. Untuk dihantar atau dihantar.

3. Guna rancangan kawat yang masuk akal untuk mencapai penyebaran panas

Kerana resin dalam piring mempunyai konduktiviti panas yang lemah, dan garis foil tembaga dan lubang adalah konduktor panas yang baik, meningkatkan kadar sisa dari foil tembaga dan meningkatkan lubang kondukti panas adalah cara utama penyebaran panas.

Untuk menilai kapasitas penyebaran panas PCB, perlu menghitung konduktiviti panas yang sama (sembilan ekv) bahan komposit yang terdiri dari berbagai bahan dengan konduktiviti panas yang berbeza-substrat pengisihan untuk PCB.

4. Untuk peralatan yang mengadopsi pendinginan udara percuma, lebih baik untuk mengatur sirkuit terintegrasi (atau peralatan lain) secara menegak atau mengufuk.

5. Peranti di papan cetak yang sama patut diatur sebanyak mungkin mengikut nilai kalorifik dan darjah penyebaran panas mereka. Peranti dengan nilai kalorifik rendah atau resistensi panas yang lemah (seperti transistor isyarat kecil, sirkuit terpasang skala kecil, kondensator elektrolitik, dll.) patut ditempatkan aliran tertinggi aliran udara sejuk (di pintu masuk), Dan peranti yang mempunyai generasi panas yang besar atau resistensi panas yang baik (seperti transistor kuasa, sirkuit terintegrasi skala besar, dll.) ditempatkan di bahagian paling rendah aliran udara sejuk.

6. Dalam arah mengufuk, peranti kuasa tinggi patut ditempatkan sebanyak mungkin dekat pinggir papan cetak untuk pendek laluan pemindahan panas; dalam arah menegak, peranti kuasa tinggi patut ditempatkan sebanyak mungkin dekat atas papan cetak untuk mengurangkan suhu peranti lain apabila peranti ini berfungsi. Impak.

7. Peranti sensitif suhu ditempatkan terbaik di kawasan suhu rendah (seperti bawah peranti). Jangan pernah meletakkannya langsung di atas peranti pemanasan. Lebih baik untuk menambah peranti berbilang pada aras mengufuk.

8. Pencerahan panas papan cetak dalam peralatan bergantung pada aliran udara, jadi laluan aliran udara patut dipelajari semasa desain, dan peranti atau papan sirkuit cetak patut dikonfigur secara rasional. Apabila udara mengalir, ia sentiasa cenderung mengalir di tempat dengan perlahan rendah, jadi apabila mengkonfigur peranti pada papan sirkuit cetak, menghindari meninggalkan ruang udara besar di kawasan tertentu. Konfigurasi papan sirkuit dicetak berbilang di seluruh mesin juga perlu memperhatikan masalah yang sama.

9. Menghindari konsentrasi titik panas pada PCB, mengedarkan kuasa secara bersamaan pada papan PCB sebanyak mungkin, dan menjaga prestasi suhu permukaan PCB seragam dan konsisten. Kadang-kadang sukar untuk mencapai distribusi seragam ketat semasa proses desain, tetapi kawasan dengan ketepatan kuasa terlalu tinggi mesti dihindari untuk mencegah titik panas daripada mempengaruhi operasi normal seluruh sirkuit. Jika mungkin, perlu menganalisis efisiensi panas sirkuit cetak. Contohnya, modul perisian analisis indeks efisiensi panas ditambah dalam perisian reka-reka PCB profesional boleh membantu reka-reka optimumkan reka-reka sirkuit.

10. Arahkan peranti dengan konsumsi tenaga tertinggi dan generasi panas tertinggi dekat kedudukan terbaik untuk penyebaran panas. Jangan letakkan peranti panas tinggi pada sudut dan pinggir periferik papan cetak, kecuali sink panas diatur di dekatnya. Bila merancang penentang kuasa, pilih peranti yang lebih besar sebanyak mungkin, dan jadikan ia mempunyai cukup ruang untuk penyisipan panas bila mengatur bentangan papan cetak.

11. Apabila menyambung peranti penyebaran panas tinggi ke substrat, resistensi panas diantaranya perlu dikurangkan sebanyak yang mungkin. Untuk memenuhi keperluan ciri-ciri panas lebih baik, beberapa bahan konduktif panas (seperti melaksanakan lapisan silica gel panas) boleh digunakan pada permukaan bawah cip, dan kawasan kenalan tertentu disimpan untuk peranti untuk menghapuskan panas.

12. Sambungan antara peranti dan substrat:

(1) Cuba singkat panjang utama peranti;

(2) Apabila memilih peranti kuasa tinggi, konduktiviti panas bahan utama patut dianggap, dan seksyen salib terbesar utama patut dipilih sejauh yang mungkin;

(3) Pilih peranti dengan lebih banyak pin.

13. Pemilihan pakej peranti:

(1) Apabila mempertimbangkan desain panas, perhatikan keterangan pakej peranti dan konduktiviti panasnya;

(2) pertimbangkan menyediakan laluan kondukti panas yang baik antara substrat dan pakej peranti;

(3) Sekatan udara patut dihindari dalam laluan kondukti panas. Jika demikian, bahan-bahan yang mengalir panas boleh digunakan untuk mengisi.