Teknik PCB - Tingkat suhu PCB dan faktor penyebaran panas

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 sangat penting untuk melakukan rawatan penyebaran panas pada papan sirkuit cetak.

Satu. Analisi faktor meningkat suhu papan sirkuit dicetak

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

Dua fenomena meningkat suhu dalam papan sirkuit 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 papan sirkuit 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 sirkuit dicetak

(1) Saiz papan sirkuit cetak;

(2) Material untuk papan sirkuit dicetak.

3. Bagaimana memasang papan sirkuit cetak

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

(2) Keadaan penyegerakan dan jarak dari kes.

4. Radiasi panas

(1) Emisiviti permukaan papan sirkuit cetak;

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

5. Kondisi panas

(1) Pasang radiator;

(2) Perjalanan struktur pemasangan lain.

6. Penyebab panas

(1) Penyesuaian semulajadi;

(2) Memaksa penyesuaian.

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

2. Kaedah penyebaran panas papan litar PCB

1. Peranti yang menghasilkan panas tinggi tambah radiator, plat yang mengalir panas

Apabila sejumlah kecil komponen dalam papan sirkuit PCB menghasilkan sejumlah besar panas (kurang dari 3), radiator atau paip panas boleh ditambah ke komponen pemanasan. Apabila suhu tidak dapat menurunkan, radiator dengan penggemar boleh digunakan untuk meningkatkan kesan penyebaran panas. Apabila bilangan peranti pemanasan besar (lebih dari 3), boleh digunakan penutup penyebaran panas besar (papan), yang merupakan sink panas istimewa yang disesuaikan mengikut kedudukan dan tinggi peranti pemanasan pada papan sirkuit PCB atau plat rata besar untuk penyebaran panas Memotong kedudukan tinggi komponen berbeza pada peranti. 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, penyebaran panas melalui papan sirkuit PCB sendiri

Papan sirkuit PCB yang sedang digunakan secara luas adalah substrat kain kaca tembaga/epoksi atau substrat kain kaca resin fenolik, serta sejumlah kecil papan kain tembaga berasaskan kertas. Walaupun substrat ini mempunyai sifat elektrik yang baik dan sifat memproses, mereka mempunyai penyebaran panas yang tidak baik. Sebagai kaedah penyebaran panas bagi komponen pemanasan tinggi, hampir mustahil untuk mengharapkan panas dari resin papan litar PCB sendiri, 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, kerana penggunaan skala besar komponen lekap permukaan seperti QFP dan BGA, panas yang dijana oleh komponen dipindahkan ke papan sirkuit PCB dalam jumlah besar. Oleh itu, cara terbaik untuk menyelesaikan penyebaran panas adalah untuk meningkatkan kapasitas penyebaran panas PCB sendiri yang berada dalam hubungan langsung dengan unsur pemanasan. Papan sirkuit mengalir atau radiasi.

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

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

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

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

5. Peranti pada papan sirkuit cetak yang sama patut diatur sebanyak mungkin mengikut nilai kalorifik dan darjah penyebaran panas mereka. Peranti dengan nilai kalorifik kecil atau resistensi panas yang lemah (seperti transistor isyarat kecil, sirkuit terpasang skala kecil, kondensator elektrolitik, dll.) patut ditempatkan Pada aliran tertinggi (masukan) aliran udara sejuk, Peranti yang mempunyai tahan panas atau panas yang besar (seperti transistor kuasa, sirkuit terpasang skala besar, dll.) ditempatkan pada aliran udara sejuk yang paling jauh.

6. Dalam arah mengufuk, peranti kuasa tinggi diatur sebanyak mungkin ke pinggir papan sirkuit cetak untuk pendek laluan pemindahan panas; dalam arah menegak, peranti kuasa tinggi diatur sebanyak mungkin ke atas papan sirkuit cetak untuk mengurangkan kesan peranti ini pada peranti lain. Kesan suhu.

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 sirkuit 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 papan sirkuit PCB, mengedarkan kuasa secara serentak pada papan sirkuit PCB sebanyak mungkin, dan menyimpan prestasi suhu permukaan seragam dan konsisten papan sirkuit PCB. 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 beberapa perisian reka papan sirkuit PCB profesional boleh membantu reka-reka optimumkan reka sirkuit.

10. Urus peranti dengan konsumsi tenaga tertinggi dan generasi panas 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 dengan substrat, resistensi panas diantaranya perlu dikurangkan sebanyak yang mungkin. Untuk memenuhi keperluan ciri-ciri panas yang lebih baik, beberapa bahan konduktif panas (seperti lapisan gel silica konduktif panas) boleh digunakan di permukaan bawah cip, dan kawasan kenalan tertentu boleh 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 jika boleh, cuba memilih bahagian salib terbesar bagi utama;

(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) Pemisahan udara patut dihindari dalam laluan kondukti panas. Jika demikian, bahan konduktif secara panas boleh digunakan untuk mengisi.