PCB Блог - принципиальный анализ печатных плат с тепловой оболочкой

SMT (технология поверхностной упаковки) увеличивает плотность установки электронных устройств, уменьшает эффективную площадь охлаждения и серьезно влияет на надежность повышения температуры оборудования. Поэтому изучение теплового дизайна очень важно. Непосредственной причиной повышения температуры печатных плат является наличие энергопотребляющих устройств. Электронные устройства имеют разную степень энергопотребления, а интенсивность нагрева меняется в зависимости от размера энергопотребления. Два явления повышения температуры печатных плат: локальное повышение температуры или крупномасштабное повышение температуры; Кратковременное или длительное повышение температуры.

печатная плата с тепловой оболочкой

При анализе энергопотребления pcb тепловой оболочки обычно проводится анализ по следующим аспектам:

Потребление электроэнергии: анализ потребления электроэнергии на единицу площади; Анализ распределения энергии на PCB - панелях.

Структура печатной пластины: размер печатной пластины; Материалы для печатных плат.

Метод установки печатной платы: метод установки (например, вертикальная установка, горизонтальная установка); Условия уплотнения и расстояние до обсадной колонны.

Тепловое излучение: коэффициент излучения на поверхности печатной платы; Разница температур между печатными платами и прилегающими поверхностями и их абсолютная температура.

Теплопроводность: установка радиатора; Передача других установочных конструкций.

Тепловая конвекция: естественная конвекция; Принудительное охлаждение конвекции.

Анализ вышеупомянутых факторов на печатных платах является эффективным способом решения проблемы повышения температуры печатных плат, и эти факторы часто взаимосвязаны и взаимозависимы в продуктах и системах. Большинство факторов следует анализировать в соответствии с реальной ситуацией, и такие параметры, как повышение температуры и энергопотребление, могут быть точно рассчитаны или оценены только с учетом конкретной ситуации.

принцип печатных плат с тепловой оболочкой

1) Выбор материала

Поскольку ток проходит через указанную температуру окружающей среды, повышение температуры проводника печатной платы не должно превышать 125 а (обычно используется типичное значение. Оно может варьироваться в зависимости от выбранной платы). Поскольку компоненты, установленные на печатных листах, также излучают некоторое количество тепла, что влияет на рабочую температуру, эти факторы следует учитывать при выборе материалов и проектировании печатных листов. Температура горячей точки не должна превышать 125 а, следует выбирать как можно толще медной фольги. В исключительных случаях можно выбрать плиты на основе алюминия или керамики с низким тепловым сопротивлением. Использование многослойных пластин способствует тепловому покрытию PCB. В полной мере использовать компоновку компонентов, медные пластины, открытые окна, отверстия для охлаждения и другие технологии для создания разумного и эффективного канала с низким тепловым сопротивлением, чтобы обеспечить плавное охлаждение PCB.

2) Настройка отверстия для отвода тепла

Конструкция некоторых отверстий для отвода тепла и слепых отверстий может эффективно увеличить площадь отвода тепла, уменьшить тепловое сопротивление и повысить плотность мощности платы. Например, на сварном диске устройства LCCC устанавливается сквозное отверстие. В процессе изготовления схемы схема заполняется припоем, что повышает ее теплопроводность. Тепло, вырабатываемое во время работы схемы, может быть быстро передано через отверстие или слепое отверстие в металлический радиатор тепла или установлено на медной фольге на обратной стороне для охлаждения. В некоторых конкретных случаях платы с радиатором специально спроектированы и используются, а радиаторы обычно представляют собой медные / молибденовые материалы, такие как печатные платы, используемые на некоторых модульных источниках питания.

3) Использование проводящих материалов для печатных плат с тепловой оболочкой

Для снижения теплового сопротивления в процессе теплопроводности теплопроводный материал используется на контактной поверхности между энергопотребляющим устройством и подложкой для повышения эффективности теплопроводности.

4) Технологический метод

Некоторые районы, оборудованные с обеих сторон, подвержены местным температурам. Чтобы улучшить условия охлаждения, в пасту можно добавить небольшое количество тонкой меди, и после плавки точка сварки под устройством будет иметь определенную высоту. Это увеличивает разрыв между оборудованием и печатными платами и увеличивает конвективное охлаждение.

На ПХБ влияют различные типы тепла, и типичные условия тепловой границы, которые могут быть применены, включают: естественную или принудительную конвекцию с передней и задней поверхностей, тепловое излучение с передней или задней поверхности, проводимость от края ПХБ к корпусу устройства, проводимость через жесткий или гибкий соединитель к другому ПХБ, проводимость от ПХБ к опоре (болтовое соединение или склеивание), А также проводимость радиатора между двумя промежуточными слоями PCB. В настоящее время существует множество форм инструментов теплового моделирования, включая базовые инструменты теплового моделирования и анализа для анализа любой структуры, инструменты вычислительной гидродинамики (CFD) для системного анализа потока / теплопередачи и приложения PCB для детального моделирования PCB и компонентов. Ускорение pcb тепловой оболочки без ущерба и содействия улучшению показателей электрических характеристик системы на основе предоставленного проверенного опыта. На основе оценок системного и теплового анализа, а также теплового проектирования на уровне устройства, результаты теплового проектирования прогнозируются с помощью теплового моделирования на уровне пластины, выявляются дефекты конструкции и предлагаются системные решения или изменения на уровне устройства. Эффективность тепловой конструкции была проверена с помощью измерений тепловых свойств, а применимость и эффективность программы были оценены. Прогнозируя непрерывный практический процесс проектирования и измерения цикла обратной связи, модель теплового моделирования модифицируется и накапливается, чтобы ускорить тепловое моделирование, повысить точность теплового моделирования и дополнить опыт pcb тепловой оболочки.