Tin tức về PCB - Yếu tố ảnh hưởng và giải pháp của sự gia tăng nhiệt độ PCB

Nhiệt được tạo ra bởi các thiết bị điện tử trong quá trình hoạt động được biết là gây ra sự gia tăng nhanh chóng nhiệt độ bên trong thiết bị. Nếu nhiệt không tiêu tan kịp thời, thiết bị sẽ tiếp tục nóng lên, thiết bị sẽ thất bại do quá nóng và độ tin cậy của thiết bị điện tử sẽ giảm. Do đó, tấm tản nhiệt là rất quan trọng.

Yếu tố trực tiếp của sự gia tăng nhiệt độ PCB là sự hiện diện của các yếu tố tiêu thụ điện và cường độ sưởi ấm thay đổi theo sự thay đổi về lượng điện tiêu thụ.

Một số yếu tố và giải pháp ảnh hưởng đến sự gia tăng nhiệt độ của bảng mạch in

Có hai hiện tượng nhiệt độ tăng.

1. Tăng nhiệt độ cục bộ hoặc tăng nhiệt độ toàn khu vực;

2. Tăng nhiệt độ ngắn hạn hoặc tăng nhiệt độ dài hạn.

Vì những lý do chi tiết, phân tích thường được thực hiện từ các khía cạnh sau.

1. Tiêu thụ điện năng

(1) Phân tích mức tiêu thụ điện trên một đơn vị diện tích;

(2) Phân tích phân phối điện năng tiêu thụ trên PCB.

2. Cấu trúc PCB

(1) Kích thước;

(2) Vật liệu.

3. Làm thế nào để cài đặt PCB

(1) phương pháp cài đặt (chẳng hạn như cài đặt dọc, cài đặt ngang);

(2) Điều kiện niêm phong và khoảng cách từ tay áo.

4. Bức xạ nhiệt

(1) Độ phát xạ của bề mặt PCB;

(2) chênh lệch nhiệt độ giữa PCB và bề mặt liền kề và nhiệt độ tuyệt đối của nó;

5. dẫn nhiệt

(1) Cài đặt tản nhiệt;

(2) Hướng dẫn các bộ phận cấu trúc lắp đặt khác.

6. Đối lưu nhiệt

(1) Đối lưu tự nhiên;

(2) Đối lưu làm mát cưỡng bức.

Phân tích các yếu tố trên từ quan điểm của bảng mạch in là một cách hiệu quả để giải quyết vấn đề tăng nhiệt độ của bảng mạch in. Runze Wuzhou tin rằng những yếu tố này thường liên quan đến sản phẩm và hệ thống và phụ thuộc lẫn nhau. Hầu hết các yếu tố cần được phân tích dựa trên tình hình thực tế. Các thông số như tăng nhiệt độ và tiêu thụ điện năng chỉ có thể được tính toán hoặc ước tính chính xác dựa trên tình hình thực tế cụ thể.

Giải pháp

Thiết bị sưởi ấm cao với tản nhiệt và tấm dẫn nhiệt

Khi một số lượng nhỏ các bộ phận trong PCB tạo ra nhiều nhiệt (dưới 3), một bộ tản nhiệt hoặc ống nhiệt có thể được thêm vào thiết bị. Khi nhiệt độ không thể giảm, bộ tản nhiệt có quạt có thể được sử dụng để tăng cường tản nhiệt. Có thể sử dụng nắp tản nhiệt lớn hơn (bảng) khi số lượng bộ phận lớn hơn (hơn 3), đây là bộ tản nhiệt đặc biệt được tùy chỉnh theo vị trí và độ cao của thiết bị sưởi ấm trên PCB hoặc PC. Bộ tản nhiệt phẳng lớn. Đặt phần trên và phần dưới của các bộ phận khác nhau. Tấm cách nhiệt được cố định toàn bộ trên bề mặt của các thành phần và tiếp xúc với từng thành phần để tỏa nhiệt. Tuy nhiên, tản nhiệt kém do tính nhất quán kém của các thành phần trong quá trình hàn.

Làm mát bằng chính PCB

Các PCB được sử dụng rộng rãi hiện nay là chất nền vải thủy tinh đồng/epoxy phủ hoặc chất nền vải thủy tinh nhựa phenolic và sử dụng một lượng nhỏ giấy dựa trên đồng laminate. Mặc dù các chất nền này có đặc tính điện và xử lý tuyệt vời, nhưng chúng ít tản nhiệt hơn. Là một con đường tản nhiệt cho các bộ phận có nhiệt độ cao, thật khó để mong đợi nhiệt được dẫn từ nhựa của PCB, nhưng thay vào đó, nó tỏa nhiệt từ bề mặt của các bộ phận vào không khí xung quanh. Tuy nhiên, khi các thiết bị điện tử bước vào kỷ nguyên thu nhỏ, lắp đặt mật độ cao và lắp ráp nhiệt cao, nó không đủ để chỉ tỏa nhiệt từ bề mặt của các thành phần có diện tích bề mặt nhỏ. Đồng thời, do một số lượng lớn các yếu tố gắn trên bề mặt (như QFP và BGA), một lượng lớn nhiệt được tạo ra bởi các yếu tố được truyền đến PCB. Do đó, cách tốt nhất để giải quyết vấn đề tản nhiệt là tăng khả năng tản nhiệt của chính PCB tiếp xúc trực tiếp với các yếu tố làm nóng. Dẫn hoặc phóng.

Sử dụng thiết kế bố trí hợp lý để đạt được tản nhiệt

Do độ dẫn nhiệt của nhựa trên bảng mạch kém, dây đồng và lỗ là chất dẫn nhiệt tốt, PCB Moisturizing tin rằng cải thiện tỷ lệ dư lượng đồng và tăng lỗ nhiệt là phương tiện chính để tản nhiệt.

Để đánh giá khả năng tản nhiệt của PCB, cần phải tính toán độ dẫn nhiệt tương đương của vật liệu composite bao gồm các vật liệu khác nhau có độ dẫn nhiệt khác nhau.

Đối với các thiết bị sử dụng làm mát không khí đối lưu tự do, tốt nhất là bố trí mạch tích hợp (hoặc các thiết bị khác) theo chiều dài theo chiều dọc hoặc chiều dài theo chiều ngang.

Tùy thuộc vào nhiệt và tản nhiệt của chúng, chúng nên được đặt trên cùng một miếng PCB. Các thiết bị có nhiệt độ thấp hoặc chịu nhiệt kém (ví dụ: bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, mạch tích hợp nhỏ, tụ điện điện phân, v.v.) nên được đặt. Dòng chảy cao nhất của luồng không khí làm mát (ở lối vào), và các thiết bị tạo ra nhiều nhiệt hoặc nhiệt (ví dụ: bóng bán dẫn công suất, mạch tích hợp lớn, v.v.) nằm ở hạ lưu của luồng không khí làm mát.

Theo hướng ngang, các thành phần công suất cao phải càng gần cạnh PCB càng tốt để rút ngắn đường truyền nhiệt. Theo chiều dọc, các thành phần công suất cao phải càng gần đầu PCB càng tốt để giảm nhiệt độ của các thành phần khác trong quá trình vận hành.

Các yếu tố nhạy cảm với nhiệt độ nên được đặt ở khu vực có nhiệt độ thấp nhất (chẳng hạn như dưới cùng của thiết bị). Không đặt nó trực tiếp trên thiết bị sưởi ấm. Nhiều thiết bị được sắp xếp xen kẽ tốt nhất trên các bề mặt nằm ngang.

Việc tản nhiệt PCB trong thiết bị chủ yếu phụ thuộc vào luồng không khí, vì vậy đường dẫn luồng không khí nên được nghiên cứu trong quá trình thiết kế và thiết bị hoặc PCB được cấu hình đúng cách. Khi không khí di chuyển, nó có xu hướng di chuyển ở những nơi có lực cản thấp hơn. Do đó, khi cấu hình thiết bị trên bảng mạch in, bạn nên tránh để lại không gian không khí lớn trong một khu vực nhất định. Vấn đề tương tự cần được chú ý khi cấu hình nhiều bảng mạch in trong toàn bộ máy.

Tránh các điểm nóng tập trung vào PCB, phân phối điện năng cho PCB càng đồng đều càng tốt và duy trì hiệu suất nhiệt độ đồng đều trên bề mặt PCB. Trong quá trình thiết kế, thường rất khó để đạt được sự phân bố đồng đều nghiêm ngặt, nhưng phải tránh các khu vực có mật độ điện quá cao để các điểm nóng không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của toàn bộ mạch. Nếu cần thiết, phân tích hiệu suất nhiệt của mạch in là cần thiết. Ví dụ, mô-đun phần mềm phân tích chỉ số hiệu suất nhiệt được thêm vào một số phần mềm thiết kế PCB chuyên nghiệp có thể giúp các nhà thiết kế tối ưu hóa thiết kế mạch.

Đặt các thành phần tiêu thụ điện năng cao nhất và tạo nhiệt nhiều nhất gần vị trí tản nhiệt tối ưu. Không làm nóng bộ tản nhiệt trừ khi nó được đặt ở góc và cạnh ngoại vi của bảng mạch in. Khi thiết kế điện trở, hãy chọn thiết bị lớn hơn nếu có thể và để lại đủ không gian tản nhiệt khi điều chỉnh bố cục bảng mạch in.

Khi các thiết bị tản nhiệt cao được kết nối với chất nền, sức đề kháng nhiệt giữa chúng nên được giảm thiểu. Để đáp ứng tốt hơn các yêu cầu về đặc tính nhiệt, một số vật liệu dẫn nhiệt (chẳng hạn như một lớp silicone dẫn nhiệt) có thể được sử dụng trên bề mặt đáy của chip và một khu vực tiếp xúc nhất định được duy trì để phân tán thiết bị.

Kết nối các thành phần với chất nền

(1) Giảm thiểu chiều dài của dây dẫn thành phần;

(2) Trong việc lựa chọn các thành phần công suất cao, độ dẫn nhiệt của vật liệu chì nên được xem xét, và dây dẫn với phần lớn nhất có thể được lựa chọn;

(3) Chọn các thành phần có nhiều chân.

Thiết bị đóng gói lựa chọn

(1) Khi xem xét thiết kế tản nhiệt, vui lòng chú ý đến hướng dẫn đóng gói và độ dẫn nhiệt của các thành phần;

(2) Nên xem xét việc cung cấp một đường dẫn nhiệt tốt giữa chất nền và gói thiết bị;

(3) Tách không khí nên tránh trong đường dẫn nhiệt. Trong trường hợp này, vật liệu dẫn nhiệt có thể được sử dụng để làm đầy.