Дизайн PCB - Технология проектирования тепловыделения платы PCB

1. Важность тепловой конструкции

Для электронных устройств во время работы вырабатывается определенное тепло, так что внутренняя температура устройства быстро повышается. Если тепло не рассеется вовремя, оборудование будет продолжать нагреваться, и оборудование выйдет из строя из - за перегрева. Надежность электронных устройств снизится. Поэтому очень важно хорошо охлаждать платы.

Во - вторых, был проанализирован фактор повышения температуры печатных плат.

Непосредственной причиной повышения температуры печатных плат является наличие энергопотребляющих устройств в цепях. Электронные устройства имеют разную степень энергопотребления, а интенсивность нагрева меняется в зависимости от размера энергопотребления.

Два явления повышения температуры печатной пластины:

(1) Местное или крупномасштабное повышение температуры;

(2) Краткосрочное или долгосрочное повышение температуры. При анализе времени, затрачиваемого на тепловую работу PCB, анализ обычно проводится по нескольким аспектам.

2.1 Потребление электроэнергии

(1) Анализ энергопотребления на единицу площади;

(2) Анализ распределения энергопотребления на PCB.

2.2 Структура печатных листов

(1) Размер печатной доски;

(2) Материалы для печатных листов.

2.3 Как установить печатные платы

(1) Способ установки (например, вертикальная установка, горизонтальная установка);

(2) Условия уплотнения и расстояние от обсадной колонны.

2.4 Тепловое излучение

(1) Коэффициент эмиссии поверхности печатной пластины;

(2) Разница температур между печатной пластиной и соседней поверхностью и ее абсолютная температура

2.5 Теплопроводность

(1) Установка радиаторов;

(2) Проводимость других монтажных структурных частей.

2.6 Теплоконвекция

(1) Естественная конвекция;

(2) Принудительное охлаждение конвекции.

Анализ этих факторов с точки зрения печатных пластин является эффективным способом решения проблемы повышения температуры печатных пластин. В продуктах и системах эти факторы часто взаимосвязаны и взаимозависимы. Большинство факторов следует анализировать с учетом реальной ситуации, и такие параметры, как повышение температуры и энергопотребление, могут быть более точно рассчитаны или оценены только с учетом конкретной ситуации.

Некоторые методы термического проектирования PCB

1 Рассеять тепло через саму пластину PCB

В настоящее время широко используемые ПХБ - пластины представляют собой медные / эпоксидные стеклянные или фенолоальдегидные стеклянные пластины, а в небольшом количестве используются медные пластины на бумажной основе. Несмотря на отличные электрические и технологические свойства этих базовых панелей, они менее радиаторны. В качестве пути охлаждения для высоконагревательных компонентов практически невозможно ожидать теплопроводности от смолы самого ПХБ, вместо этого излучая тепло с поверхности детали в окружающий воздух. Однако, поскольку электроника вступает в эпоху миниатюризации деталей, установки с высокой плотностью и сборки с высоким нагревом, недостаточно полагаться исключительно на поверхность детали с очень небольшой поверхностью. В то же время из - за широкого использования поверхностных установочных элементов, таких как QFP и BGA, большое количество тепла, генерируемого этими элементами, переносится на пластины PCB. Таким образом, лучший способ решить проблему теплоотвода - улучшить теплоотводящую способность самого ПХБ, находящегося в непосредственном контакте с нагревательным элементом, с помощью пластины ПХБ. Запуск, запуск.

2 Высокотемперативные компоненты с радиаторами и теплопроводными панелями

Когда небольшое количество компонентов в PCB производит большое количество тепла (менее 3), в нагревательное устройство можно добавить радиатор или тепловую трубку. Когда температура не может быть снижена, радиатор с вентилятором может быть использован для усиления эффекта охлаждения. Когда количество нагревательных устройств велико (более 3), можно использовать большие радиаторы (пластины), которые являются специальными радиаторами, настроенными в зависимости от положения нагревательного устройства на PCB и высоты, или большие плоские радиаторы. Вырезать различные положения высоты компонентов. Крышка радиатора целиком застегнута на поверхности детали и контактирует с ней для охлаждения. Однако из - за низкой степени согласованности компонентов в процессе сборки и сварки эффект охлаждения был плохим. Как правило, на поверхность элемента добавляется мягкая термофазная тепловая прокладка для улучшения эффекта охлаждения.

3 Для устройств со свободным конвективным воздушным охлаждением лучше разместить интегральные схемы (или другое оборудование) вертикально или горизонтально.

4 Использование разумной конструкции проводки для достижения охлаждения

Из - за плохой теплопроводности смолы в пластине, а линии и отверстия медной фольги являются хорошими тепловыми проводниками, увеличение остаточного коэффициента медной фольги и отверстия для теплопроводности является основным средством охлаждения.

Для оценки теплоотводящей способности ПХБ необходимо рассчитать эквивалентную теплопроводность (девять эквивалентов) композитов, состоящих из различных материалов с различной теплопроводностью, - изоляционную подложку ПХД.

5 Оборудование на одной и той же печатной пластине должно быть размещено, насколько это возможно, в соответствии с его теплотой и теплоотдачей. Оборудование с низкой теплотворной способностью или низкой теплостойкостью (например, небольшие сигнальные транзисторы, небольшие интегральные схемы, электролитические конденсаторы и т.д.) должно быть размещено в верхней части охлаждающего воздушного потока (на входе), а оборудование с высокой теплостойкостью (например, транзисторы мощности, большие интегральные схемы и т.д.) должно находиться в нижней части холодного, но воздушного потока.

6 В горизонтальном направлении мощные устройства размещаются как можно ближе к краю печатной пластины, чтобы сократить путь теплопередачи; В вертикальном направлении мощные устройства расположены как можно ближе к верхней части печатной пластины, чтобы снизить температуру при работе других устройств. Воздействие

7 Отопление печатной платы в оборудовании в основном зависит от воздушного потока, поэтому при проектировании следует изучить путь воздушного потока и разумно настроить оборудование или печатную плату. Когда воздух течет, он всегда имеет тенденцию течь в местах с низким сопротивлением, поэтому при настройке оборудования на печатных платах избегайте большого воздушного пространства в определенной области. Та же проблема должна быть замечена и в конфигурации нескольких печатных плат во всей машине.

Температурные чувствительные устройства лучше всего размещать в зонах с самой низкой температурой (например, внизу устройства). Не размещайте его непосредственно над нагревательным устройством. Лучше всего разместить несколько устройств в горизонтальной плоскости.

9 Расположение наиболее энергоемких и теплогенерирующих компонентов вблизи оптимального места для отвода тепла. Не размещайте высокотемпературные устройства в углах и на периферийных краях печатной пластины, если рядом нет радиатора. При проектировании силовых резисторов выбирайте как можно больше устройств и предоставляйте им достаточное пространство для охлаждения при настройке компоновки печатной пластины.

10 Радиочастотные усилители мощности или LED PCB используют металлическую основу.

11 Избегайте концентрации горячих точек на PCB, распределяйте мощность равномерно, насколько это возможно, на PCB - панели и поддерживайте равномерные температурные характеристики поверхности PCB. В процессе проектирования, как правило, трудно достичь строгого равномерного распределения, но необходимо избегать областей с высокой плотностью мощности, чтобы не допустить, чтобы горячие точки влияли на нормальную работу всей схемы. По возможности необходимо проанализировать тепловую эффективность печатных схем. Например, программные модули для анализа показателей тепловой эффективности, добавленные в некоторые специализированные программы для проектирования PCB, могут помочь дизайнерам оптимизировать дизайн схем.