Технология PCB - о применении PCB при высоких температурах

Как известно, designers are squeezing more performance out of printed circuit boards. плотность мощности растет, и the ensuing high temperatures can cause severe damage to conductors and dielectrics. тепловое сопротивление и сопротивление воздействуют как на убыль в 2R, так и на повышение температуры в результате экологических факторов, приводить к неустойчивости характеристик системы, даже не полный провал. этот difference in thermal expansion rates between conductors and dielectrics (a measure of the tendency of a material to expand when heated and contract when cooled) can cause mechanical stress, Это может привести к трещинам и сбоям в соединении, Особенно если плата регулярно нагревается и охлаждается . если температура достаточно высокая, the dielectric may completely lose its structural integrity, поставить первые домино в неприятности.

теплота всегда была фактором, влияющим на температуру Свойства PCB. Конструкторы привыкли включать радиатор в PCB. However, сегодняшние требования к проектированию высокой плотности мощности часто перевешивают традиционную практику управления теплом PCB.

смягчение последствий высоких температур не только имеет далеко идущие последствия для свойства и надежности высокотемпературных PCB, но и влияет на следующие факторы:

вес компонента (или системы)

размер приложения

себестоимость

Power requirements

A high temperature PCB is usually defined as one with a Tg (glass transition temperature) higher than 170°C.

при непрерывной тепловой нагрузке, при рабочей температуре ниже 25°C, при высокой температуре PCB следует соблюдать простые эмпирические правила.

Поэтому, если ваш продукт находится в пределах 130 °C или выше, рекомендуется использовать материал высокого уровня Tg.

в этом документе мы обсудим некоторые методы и технологии проектирования, используемые при производстве высокотемпературных PCB и PCBA, чтобы помочь Конструкторам реагировать на применение высоких температур.

PCB соображения по технологии и проектированию теплоотвода

теплота рассеяна через один или несколько механизмов (радиация, конвекция, передача), и Проектировочная группа должна учитывать эти три фактора при определении того, как регулировать температуру систем и компонентов.

медный лист

излучение

излучение излучает энергию в виде электромагнитных волн. мы склонны думать, что он будет только светиться, но факт в том, что любое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает тепло. Хотя теплоотдача, как правило, меньше всего сказывается на характеристиках платы, иногда она может представлять собой потерю соломы на спине верблюда. для эффективного удаления тепла электромагнитные волны должны иметь относительно четкий путь от источника тепла. отражательная поверхность сдерживает отток фотонов и перегруппирует их в источниках. если, к сожалению, зеркальные поверхности вместе образуют параболический эффект, то они сконцентрируют энергию излучения многих источников света и фокусируют ее на несчастных частях системы, создавая тем самым реальные проблемы.

конвекция

Convection transfers heat to fluids (air, вода, etc.). Convection is "natural": the fluid absorbs heat from the heat source, понижение плотности, от источника тепла до радиатора, cools, увеличение плотности, and then returns to the heat source, повторить процесс. (Recall the "rain cycle" in elementary school) Other конвекция принудительно вентилятором или насосом. фактор влияния конвекция Разница температур между источником и охлаждающей жидкостью, трудность передачи тепла из источника, the difficulty of the coolant to absorb heat, скорость потока охлаждающей жидкости, площадь поверхности теплопередачи. теплота поглощения жидкости легче, чем газа.

электропроводность

теплопередача осуществляется путем прямого контакта между источником тепла и радиатором. во многих отношениях он похож на электрический ток: разница температур между источником и поглотителем аналогична напряжению, теплота, передаваемая в течение единицы времени, аналогична количеству ампер, и легкость теплового потока через теплоноситель аналогична электрическому току. электропроводность. Фактически, факторы, составляющие хороший проводник, обычно также образуют хороший теплопроводник, поскольку они представляют собой форму молекулярного или атомного движения. например, медь и алюминий являются отличными теплопроводниками и проводниками. более высокое поперечное сечение проводника может увеличить теплоту и электропроводность электронов. как цепи, длинные и извилистые пути течения серьезно снижают эффективность проводника.

В общем, the main mechanism for removing heat from a circuit board is to conduct heat to a suitable heat sink, and конвекция conducts heat to the environment. теплота выделяет немного тепла непосредственно из источника тепла, but most of the heat is usually taken away through specially designed channels (called "hot aisles" or "hot aisles"). этот охлаждающая пластина PCB is relatively large and has a high emissivity surface (usually corrugated or finned to further increase the surface area), bonding with a conductive (such as copper or aluminum) backing, which is a labor-intensive process . The охлаждающая пластина PCB can also be connected to the chassis of the device to utilize its surface area. вентилятор обычно используется для подачи охлаждающего потока. в крайнем случае, охлаждающий воздух сам по себе может.