Технология PCB - ПХД фактор повышения температуры и теплоотдачи

Тепло, генерируемое электронным оборудованием во время работы, приводит к быстрому повышению внутренней температуры оборудования. Если тепло не выделяется вовремя, устройство будет продолжать нагреваться, оборудование выйдет из строя из - за перегрева, надежность электронного оборудования снизится. Поэтому очень важно охлаждать печатные платы.

Анализ коэффициента повышения температуры печатных плат

Непосредственной причиной повышения температуры пластины PCB является наличие энергопотребляющих устройств схемы, уровень энергопотребления электронных устройств различен, интенсивность нагрева меняется в зависимости от размера энергопотребления.

Два повышения температуры в печатных платах:

(1) Местное или крупномасштабное повышение температуры;

(2) Краткосрочное повышение температуры или долгосрочное повышение температуры.

При анализе тепловой нагрузки платы PCB анализ обычно проводится по следующим аспектам.

1. Потребление электроэнергии

(1) Анализ потребления электроэнергии на единицу площади;

(2) Анализ распределения энергопотребления на платах.

2. Структура платы

(1) Размер PCB - платы;

(2) Материалы для фундамента PCB.

3. Как установить печатные платы

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

(2) Условия уплотнения и расстояние от корпуса.

4. Тепловое излучение

(1) Пропускная способность поверхности печатной платы;

(2) Разница температур между печатными платами и прилегающими поверхностями и их абсолютная температура;

5. Теплопроводность

(1) Установка радиаторов;

(2) Проводимость других установочных конструкций.

6. Тепловая конвекция

(1) Естественная конвекция;

(2) Принудительное охлаждение конвекции.

Анализ вышеуказанных факторов с точки зрения платы PCB является эффективным способом решения проблемы повышения температуры печатной платы. Эти факторы часто взаимосвязаны и зависят друг от друга в продуктах и системах. Большинство факторов следует анализировать с учетом реальной ситуации. Такие параметры, как повышение температуры и энергопотребление, могут быть более точно рассчитаны или оценены только в конкретных условиях.

Метод охлаждения платы PCB

1. Высокотемператорные установки с радиаторами, теплопроводными панелями

Когда небольшое количество элементов в платах PCB производит большое количество тепла (менее 3), радиатор или тепловая трубка могут быть добавлены к нагревательному элементу. Когда температура не может быть снижена, радиатор с вентилятором может быть использован для усиления эффекта охлаждения. Когда количество нагревательных установок велико (более 3), можно использовать большие радиаторы (пластины), специальные радиаторы, которые настраиваются в зависимости от положения нагревательного устройства на монтажной плате PCB и высоты, или большие пластины, используемые для охлаждения, которые вырезают элементы различной высоты на устройстве. Крышка радиатора целиком застегнута на поверхности сборки и контактирует с каждым компонентом для охлаждения. Однако из - за низкой степени согласованности в процессе сборки и сварки компонентов охлаждение не работает хорошо. Как правило, на поверхность сборки добавляется мягкая термофазная тепловая прокладка для улучшения эффекта охлаждения.

2. Рассеяние тепла с помощью самой платы PCB

В настоящее время широко используются ПХБ - платы, покрытые медью / эпоксидным стеклом или фенолоальдегидным стеклом, а также небольшое количество бумажных покрытий из меди. Несмотря на отличные электрические и технологические свойства этих базовых панелей, они менее радиаторны. В качестве метода охлаждения высоконагревательных элементов практически невозможно ожидать, что смола самой платы PCB будет рассеивать тепло, вместо этого излучая тепло с поверхности элемента в окружающий воздух. Однако, поскольку электроника вступает в эпоху миниатюризации компонентов, установки с высокой плотностью и сборки с высокой тепловой нагрузкой, недостаточно полагаться исключительно на поверхность элемента с очень небольшой поверхностью. В то же время из - за массового использования поверхностных элементов, таких как QFP и BGA, тепло, генерируемое компонентами, передается в больших количествах на платы PCB. Поэтому лучший способ решить проблему теплоотвода - улучшить теплоотводящую способность самого ПХБ, находящегося в непосредственном контакте с нагревательными элементами. Электрические платы проводят или излучают.

3. Применение разумной конструкции проводки для достижения охлаждения

Из - за плохой теплопроводности смолы в пластине, а медная фольга и отверстия являются хорошими тепловыми проводниками, поэтому увеличение остаточной мощности медной фольги и увеличение отверстий для теплопроводности являются основными средствами охлаждения.

Для оценки теплоотдачи плат PCB необходимо рассчитать эквивалентный коэффициент теплопроводности (девять эквивалентов) композитных материалов, состоящих из различных материалов с различными коэффициентами теплопроводности, в качестве изоляционной основы плат PCB.

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

5. Оборудование на одной и той же печатной плате должно быть сконструировано, насколько это возможно, в соответствии с его теплотой и теплоотдачей. Оборудование с низкой теплоотдачей или низкой термостойкостью (например, небольшие сигнальные транзисторы, небольшие интегральные схемы, электролитические конденсаторы и т.д.

В горизонтальном направлении мощные устройства расположены как можно ближе к краю печатной платы, чтобы сократить путь теплопередачи; В вертикальном направлении мощные устройства расположены как можно ближе к верхней части печатной платы, чтобы уменьшить влияние этих устройств на другие устройства. Воздействие температуры.

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 на горизонтальном уровне.

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

Избегайте концентрации горячих точек на платах PCB и, насколько это возможно, равномерно распределяйте питание на платах PCB, поддерживая равномерное соответствие температурных характеристик поверхности плат PCB. Строгое равномерное распределение, как правило, трудно достичь в процессе проектирования, 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 плат PCB, могут помочь дизайнерам оптимизировать дизайн схем.

10. Установка наиболее энергоемких и теплогенерирующих устройств вблизи оптимального места для отвода тепла. Не размещайте высоконагревательные устройства в углах и периферийных краях печатных плат, если рядом нет радиатора. При проектировании силовых резисторов выбирайте как можно больше устройств и предоставляйте им достаточное пространство для охлаждения при настройке компоновки печатных плат.

При соединении элементов с высоким радиатором с подложкой тепловое сопротивление между ними должно быть сведено к минимуму. Чтобы лучше соответствовать требованиям тепловых характеристик, некоторые теплопроводные материалы (например, слой теплопроводного силикона) можно использовать на дне чипа и поддерживать определенную контактную площадь для охлаждения устройства.

12. Подключение устройства к базовой плате:

(1) Минимизировать длину провода устройства;

(2) При выборе мощных устройств следует учитывать теплопроводность проводного материала и, по возможности, выбирать провода с максимальным сечением;

(3) Выберите устройство с большим количеством выводов.

13. Выбор упаковки для оборудования:

(1) При рассмотрении тепловой конструкции обратите внимание на описание упаковки оборудования и его теплопроводность;

(2) Рассмотреть возможность обеспечения хорошего пути теплопроводности между основной пластиной и упаковкой устройства;

(3) Следует избегать разделения воздуха на пути теплопередачи. Если это так, то для заполнения можно использовать теплопроводные материалы.