PCB Teknik - PCB tasarımı ve sıcak tasarım ve sıcak analizi teknik ölçümleri

1. Önemli sıcak tasarım pcb

Kullanıcı çalışmaların yanında, operasyon sırasında elektrik ekipmanlar tarafından kullanılan elektrik enerji çoğunu ısı ve yayılır. Elektronik ekipmanlar tarafından üretilen sıcaklık iç sıcaklığın hızlı yükselmesini sağlar. Eğer sıcaklık zamanında dağılmazsa, ekipman ısımaya devam edecek, aygıt ısınma yüzünden başarısız olacak ve elektronik ekipmanın güveniliği azaldacak.SMT elektronik ekipmanların kurulma yoğunluğunu arttırır, etkili ısı dağıtma alanını azaltır ve ekipmanın sıcaklığı güveniliğine ciddi etkiler. Bu yüzden termal tasarımların araştırmaları çok önemlidir.

2. Yazılı devre tahtalarının sıcaklık yükselmesi faktörlerinin analizi

Bastırılmış devre tahtasının sıcaklığı yükselmesinin doğrudan nedeni devre enerji tüketme aygıtlarının varlığı yüzünden ve elektronik aygıtlarının hepsi değişik derecelere güç tüketmesi ve ısınma intensitesi enerji tüketiminin boyutluğuyla değişir.

Bastırılmış devre tahtalarında sıcaklık yükselmesinin iki fenomeni:

(1) Yerel sıcaklık yükselmesi veya büyük alan sıcaklığı yükselmesi;

(2) Kısa süredir sıcaklık yükselmesi veya uzun süredir sıcaklık yükselmesi.

2.1 Elektrik elektrik tüketimi

(1) Birim alanına elektrik tüketimini analiz edin;

(2) PCB'deki elektrik tüketiminin dağıtımını analiz edin.

2.2 Basılı devre tahtasının yapısı

(1) Bastırılmış devre tahtasının boyutu;

(2) Basılı devre tahtasının materyali.

2.3 Bastırılmış devre tahtasının kurulma yöntemi

(1) Yükleme yöntemi (dikey yerleştirme, yatay yerleştirme gibi);

(2) Mühürleme durumu ve kasıdan uzakta.

2.4 thermal design pcb radiation

(1) Basılı devre tahtasının yüzeyinde radyasyon koefitörü;

(2) Yazılı devre tahtası ve yakın yüzleri ve kesin sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı;

2. 5 Sıcak yönetimi

(1) Radyatörü kurun;

(2) Diğer yerleştirme yapı parçalarının yönetimi.

2. 6 Termal konvektör

(1) Doğal konvektör;

(2) Güçlü soğuk konveksyonu.

PCB'den yukarıdaki faktörlerin analizi, basılı tahtın sıcaklığının yükselmesini çözmek için etkili bir yoldur. Bu faktörler genellikle bir ürün ve sistemde birbirlerine bağlı ve bağlı. Faktorların çoğu gerçek durumlara göre analiz edilmeli ve sadece özel bir durum için, sıcaklık yükselmesi ve güç tüketmesi gibi parametroları daha doğrudan hesaplayabilir veya tahmin edebilir.

3. thermal design pcb principles

3.1 Materiyal seçim

(1) Geçen ağırlık artı belirtilen çevre sıcaklığı yüzünden basılı devre tahtasının yöneticilerinin sıcaklığı 125°C'den fazla olmamalı (genelde kullanılan tipik değer seçilen tahta bağlı olabilir). Bastırılmış devre tahtasında kurulan komponentler de operasyon sıcaklığını etkileyen bir sıcaklık yayınlayıp, bu faktörler materyalleri ve bastırılmış devre tahtasının tasarımı seçerken düşünmeli. Sıcak nokta sıcaklığı 125°C'den fazla olmamalı. Mümkün olduğunca daha kalın bakra çarptığını seç.

(2) Özel durumlarda, alüminim tabanlı, keramik tabanlı ve düşük sıcak dirençli diğer tabaklar seçilebilir.

(3) Çoklu katı devre masası yapısının kullanımı PCB termal tasarımına yardım eder.

3.2 Sıcak dağıtım kanalı bloklanmadığından emin olun.

(1) Komponent ayarlaması, bakra derisini, pencere a çması ve sıcaklık dağıtma deliklerini tamamen kullanın, bu sıcaklığın PCB'ye düzgün dışarı çıkartması için mantıklı ve etkili düşük ısı dirençliği kanalı oluşturmak için.

(2) Kör delikler ve delikler tarafından sıcak patlama bölgesini düzenlemek ve ısı patlama bölgesini etkili olarak arttırabilir ve sıcak dirençliğini azaltır ve devre tahtasının güç yoğunluğunu geliştirir. Örneğin, bir delik yolu LCCC cihazının patlamasına ayarlanır. Satıcısı sıcak hareketi arttırmak için devre üretim sürecinde onu doldurur. Devre operasyonu sırasında üretilen sıcaklık metal ısı patlama katmanına ya da arka tarafındaki bakra patlaması deliklerinden veya kör deliklerinden dağıtılabilir. Bazı özel durumlarda sıcak dağıtma katmanı olan devre tahtası özellikle tasarlanmış ve kullanılmış. Sıcak patlama maddeleri genellikle bakra/molybdenum ve diğer maddeler, bazı modül güç malzemelerinde kullanılan basılı tahtalar gibi.

(3) Sıcak yönetimin sıcaklık dirençliğini azaltmak için silahlı hareketli maddelerin kullanımı, yüksek güç tüketme cihazı arasındaki bağlantı yüzeyinde ve sıcaklık yönetimin etkileşimliliğini geliştirmek için toplam yönetimli maddeler kullanılır.

(4) İki tarafta aygıt bağlanmış bazı bölgeler için işlem metodu, yerel yüksek sıcaklığın sebebi olabilir. Sıcak patlama koşullarını geliştirmek için, küçük bir miktar bakar solder pastasında karıştırılabilir ve aygıtların altındaki solder toplantıları yeniden çözülmeden sonra belirli bir yüksek olacak. Aygıt ve bastırılmış tahta arasındaki boşluk arttırıldı ve konveksiyon ısı boşluk arttırıldı.

3.3 Komponentlerin ayarlaması için gerekli

(1) PCB üzerinde yazılım sıcaklık analizi yap ve iç maksimum sıcaklık yükselmesini tasarım ve kontrol et;

(2) Bastırılmış devre tahtasında yüksek ısı ve radyasyon ile özellikle dizayn ve yüksek komponentler oluşturulması düşünülebilir;

(3) Tahtanın ısı kapasitesi aynı şekilde dağıtılır. Yüksek güç komponentlerini konsantre olarak yerleştirmek için dikkatli olun. Eğer boşa çıkamazsa, hava akışının üstüne kısa komponentlerini yerleştirin ve sıcak tüketme konsantrası alanından yeterince soğuk hava akışını sağlayın;

(4) Sıcak aktarım yolunu mümkün olduğunca kısa kısa yapın;

(5) Ateş aktarımın mümkün olduğunca büyük kısmını yapın;

(6) Komponentlerin düzeni çevre bölgelerde sıcak radyasyon etkisini kabul etmeli. Sıcak hassas parçaları ve parçaları (yarı yönetici aygıtları dahil de) ısı kaynaklarından uzak tutulmalı veya izole edilmeli;

Kapacitörü sıcak kaynağından uzak tutmak en iyidir.

(8) zorla ventilasyon ve doğal ventilasyon yönüne dikkat et;

(9) Ekstra tahtalar ve cihaz hava ördekleri ventilasyonun aynı yönünde;

(10) Mümkün olduğunca, içecek ve tüketmeye yeterli bir uzak tutun.

(11) Sıcaklama aygıtı ürün üzerinde mümkün olduğunca kadar yerleştirilmeli ve şartlar izin verirse hava akışı kanalına yerleştirilmeli;

(12) Yüksek sıcaklık veya yüksek akışındaki komponentler basılı tahtın köşelerine ve periferik kenarlarına yerleştirilmemeli ve mümkün olduğunca sürece, diğer komponentlerden uzak ve sıcaklık bozulma kanalının engellenmesini sağlamamalı;

(13) (Küçük sinyal genişletici periferal aygıtlar) Küçük sıcaklık sürücü aygıtları kullanmaya çalışın;

(14) Sıcaklığı boşaltmak için en mümkün olduğunca metal şasi veya şasi kullanın.

3.4 Düzenleme ihtiyaçları

(1) Board selection (reasonable design of printed board structure);

(2) Kuralları silmek;

(3) Aygıtın ağımdaki yoğunluğuna göre minimal kanal genişliğini planlayın; Birlikte kanal düzenlemesine özel dikkat et;

(4) Ağımdaki yüksek hatlar mümkün olduğunca yüzeyde olmalı; Eğer ihtiyaçları yerine getirilmezse, otobüs barları kullanımı düşünebilir;

(5) Kontakt yüzeyinin sıcak direnişini azaltın. Bu nedenle sıcaklık yönetimi bölgesi genişletilmeli; Kontakt yüzeyi düz ve yumuşak olmalı ve gerekirse boyayabilir.Toplu yağmurla kaplanmış;

(6) Ateş stres noktaları için stres dengesini düşünün ve çizgileri kaldırın;

(7) Sıcak dağıtıcı bakra derisinin sıcak dağıtım stresinin penceresini kabul etmesi ve pencereyi doğru açılmak için sıcak dağıtıcı sol maskesini kullanması gerekiyor;

(8) Mümkün olursa, yüzeyde büyük bölge bakır yağmuru kullanın;

(9) Bastırılmış tahtada yeryüzünde yuvarlanmış delikler yükselmesi için büyük patlama kullanın, yükselmesi çukurlarını ve bastırılmış tahtın yüzeyindeki bakır yağmasını ısıtmak için tam kullanmak için;

(10) Mümkün olduğunca çok metal fiyatlarını yerleştirin, ve apertur ve disk yüzeyi mümkün olduğunca büyük olmalı, sıcaklık patlamasına yardım etmek için fiyatlara güvenmeli;

(11) Aygıt sıcaklığı patlaması için tamamlama yöntemleri;

(12) Bakar yağmuru büyük bir yüzeysel alanı kullanılabilir, ekonomik düşünceler yüzünden sıcak bataklığı eklemek yöntemi kullanılmaz;

(13) Aygıtın enerji tüketmesine göre uygun yüzeysel ısı patlama bakra folisinin alanını hesaplayın, çevre sıcaklığı ve maksimum mümkün olan bağlantı sıcaklığı (temin prensipi tj â; ¤(0.5～0.8)tjmax).

4. thermal design pcb simulation (thermal analysis)

Thermal analizi tasarımcılara PCB'deki komponentlerin elektrik performansını belirlemeye yardım edebilir ve tasarımcılara, komponentler ya da PCB'ler yüksek sıcaklığı yüzünden yaktıklarını belirlemeye yardım edebilir. Basit sıcak analiz sadece PCB'nin ortalama sıcaklığını hesaplıyor, karmaşık olanlar çoklu PCB ve binlerce komponenti içeren elektronik cihazlar için geçici modeller kurulmasını istiyor.

Elektronik aygıtlar, PCB ve elektronik komponentlerin termal modellerini inşa ettiğinde analistlerin ne kadar dikkatli olması gerekirse, termal analizinin tam olarak PCB tasarımcıları tarafından verilen komponent elektrik tüketiminin doğruluğuna bağlı. Çok uygulamalarda ağırlık ve fiziksel boyutlar çok önemlidir. Eğer komponentin gerçek güç tüketimi küçük olursa, tasarımın güvenlik faktörü çok yüksek olabilir, böylece PCB tasarımı gerçek ya da çok konservatör olmayan komponentin güç tüketiminin değerini kullanır. Termal analizi (ve aynı zamanda daha ciddi) sıcak güvenlik faktörü çok düşük olmak için tasarlanmıştır, yani bilgisayarın gerçek operasyon sıcaklığı analizi tahmin edenden daha yüksektir. Böyle sorunlar genelde sıcak sinksiyonların yerleştirilmesi ya da hayranların PCB'i çözmesi için soğutması gerekiyor. Bu dış erişimler maliyeti arttırır ve üretim zamanını uzatır. Tasarıma bir hayranı eklemek güveniliğe bir katmanı da sağlayacak. Bu yüzden, PCB artık genellikle pasif soğuk metodlarını (doğal konvektör, yönetim ve Radyasyon ısı bozulması gibi) kullanıcı olarak kullanıyor. Zavallı sıcaklık tasarımı sonunda maliyeti arttırır ve güveniliğini azaltır. Bütün PCB tasarımlarında olabilir. Komponentlerin enerji tüketimini tam olarak belirlemek için biraz çabalar gerekiyor, sonra PCB sıcaklık analizi gerçekleştirmek için, bu da kompleks ve fonksiyonel ürünler üretmesine yardım edecek. Güçlü ürün. Doğru sıcak modeller ve komponent enerji tüketiminin PCB tasarım etkisizliğini azaltmak için kullanılması gerekiyor.

4. 1 Komponent elektrik tüketimi hesaplaması

PCB komponentlerinin enerji tüketimini tam olarak belirlemesi tekrarlı bir süreç. PCB tasarımcıları elektrik kaybını belirlemek için komponent sıcaklığını bilmeli ve termal analistlerin elektrik kaybını sıcaklık modeline girmek için bilgi alması gerekiyor. Tasarımcı ilk olarak bir komponentin çalışma ortamının sıcaklığını tahmin ediyor ya da ön sıcaklık analizinden tahmin edilen değeri alır ve komponent elektrik tüketimini detaylı sıcaklık modelinin (ya da sıcak nokta) PCB ve bağlantılı komponenlerin "birleşme" (ya da sıcak nokta) sıcaklığını hesaplamak için detaylı termal modeline girer. İkinci adım, komponentin enerji tüketimini yeniden hesaplamak için yeni sıcaklığı kullanır ve hesaplanmış elektrik tüketimini sonraki termal analiz sürecinin girişi olarak kullanılır. Ideal bir durumda, bu süreç değer artık değişmeyene kadar devam ediyor.

Ancak PCB tasarımcıları sık sık görevleri hızlı tamamlamak için basınç altında, ve komponenlerin elektrik ve sıcaklık özelliklerini belirlemek için zamanı kullanmak ve tekrarlayan çalışmaları için yeterli zamanı yok. Basitleştirilmiş bir metod, PCB'nin toplam güç tüketimini tüm PCB yüzeyinde çalışan uniform ısı akışı olarak tahmin etmek. Toprak analizi ortalama çevre sıcaklığını tahmin edebilir, tasarımcıların komponentlerin enerji tüketimini hesaplamasına izin verir ve diğer çalışmaların komponent sıcaklığını daha fazla hesaplamasıyla yapılması gerektiğini bilmesini sağlayabilir.

General electronic component manufacturers provide component specifications, including the maximum temperature for normal operation. Komponentlerin performansı genellikle ortam sıcaklığı veya iç sıcaklığı komponentlerin etkilenir. Tüketici elektronik ürünler genelde 85 derece Celsius ile maksimum çalışma sıcaklığıyla plastik kapsüllenmiş komponentleri kullanır; Askeri ürünler sık sık 125 derece çalışma sıcaklığıyla keramik parçalarını kullanırlar ve en yüksek değerlendirilmiş sıcaklık genelde 105°C olur. PCB tasarımcıları, aygıt üreticisi tarafından verilen "sıcaklık/güç" eğerini belirli sıcaklıkta komponentin enerji patlamasını belirlemek için kullanabilir.

Komponent sıcaklığını hesaplamak için en doğru yöntem, geçici sıcaklık analizi gerçekleştirmek, ama komponentin acil enerji tüketimini belirlemek çok zor.

Daha iyi bir kompromis düzenli ve en kötü durum analizi sürekli durum koşulları altında ayrı olarak gerçekleştirmek.PCB'nin çeşitli sıcaklık türleri tarafından etkileniyor. Uygulanabilecek tipik sıcak sınır şartları:

Ön ve arka yüzlerden doğal veya zorla konveksyon;

Ön ve arka yüzlerden sıcak radyasyon;

PCB kenarından aygıt kabuğuna yönlendirme;

Diğer PCB'lere sabit veya fleksibil bağlantılarla yönelik;

PCB'den bileşe (kaldırılmış veya yapıştırılmış ve sabitlenmiş) yönlendirme;

2 PCB mezzanin katı arasındaki ısı patlamasının yönetimi.