Tin tức về PCB - Thiết kế nhiệt PCB Board

1. Tầm quan trọng của thiết kế PCB nhiệt

Ngoài công việc hữu ích, hầu hết năng lượng điện tiêu thụ bởi các thiết bị điện tử được chuyển thành phát nhiệt. Nhiệt được tạo ra bởi các thiết bị điện tử làm cho nhiệt độ bên trong tăng nhanh. Nếu nhiệt không tiêu tan kịp thời, thiết bị sẽ tiếp tục nóng lên, các thành phần sẽ thất bại do quá nóng và độ tin cậy của thiết bị điện tử sẽ giảm. SMT làm tăng mật độ lắp đặt của thiết bị điện tử và giảm diện tích làm mát hiệu quả, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của nhiệt độ tăng của thiết bị. Do đó, điều quan trọng là nghiên cứu thiết kế nhiệt.

2. Phân tích yếu tố tăng nhiệt độ bảng mạch in

Nguyên nhân trực tiếp của sự gia tăng nhiệt độ PCB là sự hiện diện của các thiết bị điện mạch, các thiết bị điện tử có mức tiêu thụ điện năng khác nhau và cường độ sưởi ấm thay đổi theo mức tiêu thụ điện năng khác nhau.

Hai hiện tượng tăng nhiệt độ tấm in:

(1) Tăng nhiệt độ cục bộ hoặc diện tích lớn;

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

Trong phân tích năng lượng nhiệt PCB, phân tích thường được thực hiện từ các khía cạnh sau.

2.1 Tiêu thụ điện

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

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

2.2 Cấu trúc tấm in

(1) Kích thước tấm in;

(2) Vật liệu tấm in.

2.3 Phương pháp lắp đặt tấm in

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

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

2.4 Bức xạ nhiệt

(1) Hệ số bức xạ bề mặt của tấm in;

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

2.5 Truyền nhiệt

(1) Cài đặt tản nhiệt;

(2) dẫn của các thành phần cấu trúc được cài đặt khác.

2.6 Đối lưu nhiệt

(1) Đối lưu tự nhiên;

(2) Đối lưu làm mát cưỡng bức.

Phân tích các yếu tố trên từ PCB là một cách hiệu quả để giải quyết sự gia tăng nhiệt độ của tấm in, thường là trong một sản phẩm và hệ thống, các yếu tố này có liên quan và phụ thuộc lẫn nhau, hầu hết các yếu tố nên được phân tích theo tình hình thực tế, chỉ cho các tình huống thực tế cụ thể có thể tính toán chính xác hoặc ước tính các thông số như sự gia tăng nhiệt độ và tiêu thụ điện năng.

3. Nguyên tắc thiết kế nhiệt

3.1 Chọn vật liệu

(1) Sự gia tăng nhiệt độ gây ra bởi dòng điện qua dây dẫn PCB cộng với nhiệt độ môi trường quy định không được vượt quá 125 độ C (điển hình thường được sử dụng). Tùy thuộc vào loại tấm được chọn). Vì các thành phần được lắp đặt trên bảng in cũng phát ra một số nhiệt có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ hoạt động, những yếu tố này nên được xem xét khi lựa chọn vật liệu và thiết kế bảng in. Nhiệt độ điểm nóng không được vượt quá 125 độ C. Nếu có thể, hãy chọn một miếng đệm dày hơn.

(2) Cơ sở nhôm, cơ sở gốm và các vật cản nhiệt nhỏ khác có thể được lựa chọn trong các trường hợp đặc biệt.

(3) Việc sử dụng cấu trúc bảng nhiều lớp có lợi cho thiết kế nhiệt của PCB.

3.2 Đảm bảo kênh tản nhiệt thông thoáng

(1) Sử dụng đầy đủ các công nghệ như bố trí phần tử, da đồng, cửa sổ và lỗ làm mát để thiết lập một kênh chịu nhiệt thấp hợp lý và hiệu quả để đảm bảo đầu ra nhiệt trơn tru vào PCB.

(2) Tản nhiệt thông qua cài đặt lỗ

Thiết kế một số tản nhiệt qua lỗ và lỗ mù, có thể cải thiện hiệu quả diện tích tản nhiệt, giảm sức đề kháng nhiệt và cải thiện mật độ năng lượng của bảng mạch. Chẳng hạn như đặt miếng đệm qua lỗ trên thiết bị LCCC. Trong quá trình sản xuất mạch, hàn được lấp đầy để cải thiện độ dẫn nhiệt và nhiệt được tạo ra khi mạch hoạt động có thể nhanh chóng được truyền đến lớp tản nhiệt kim loại hoặc moor đồng được đặt ở mặt sau. Trong một số trường hợp cụ thể, bảng mạch được thiết kế và sử dụng đặc biệt với các lớp tản nhiệt, thường là các vật liệu như đồng/molypden, chẳng hạn như bảng in được sử dụng trong một số nguồn cung cấp mô-đun.

(3) Sử dụng vật liệu dẫn nhiệt

Để giảm sức đề kháng nhiệt trong quá trình dẫn nhiệt, vật liệu dẫn nhiệt được sử dụng trên bề mặt tiếp xúc giữa thiết bị công suất cao và chất nền để cải thiện hiệu quả dẫn nhiệt.

(4) Phương pháp xử lý

Để cải thiện điều kiện tản nhiệt, một lượng nhỏ đồng tốt có thể được kết hợp với dán hàn và các điểm hàn bên dưới thiết bị sau khi hàn trở lại sẽ có chiều cao nhất định. Khoảng cách giữa thiết bị và bảng in tăng lên, làm tăng tản nhiệt đối lưu.

3.3 Yêu cầu bố trí thành phần

(1) phân tích nhiệt phần mềm của PCB, thiết kế và kiểm soát sự gia tăng nhiệt độ tối đa bên trong;

(2) Các bộ phận có hệ thống sưởi cao và bức xạ cao có thể được thiết kế đặc biệt để lắp đặt trên bảng in;

(3) Công suất nhiệt của tấm được phân phối đồng đều. Chú ý không phân phối tập trung các thiết bị tiêu thụ điện năng lớn. Nếu không thể tránh khỏi, các thành phần cao nên được đặt ngược dòng của luồng không khí và đảm bảo đủ luồng không khí làm mát đi qua khu vực tập trung tiêu thụ nhiệt;

(4) Làm cho đường truyền nhiệt càng ngắn càng tốt;

(5) làm cho mặt cắt truyền nhiệt càng lớn càng tốt;

(6) Các thành phần nên được bố trí để xem xét ảnh hưởng của bức xạ nhiệt đối với các thành phần xung quanh. Các thành phần nhạy cảm với nhiệt (bao gồm cả các thiết bị bán dẫn) nên tránh xa nguồn nhiệt hoặc cách ly;

(7) (môi trường lỏng) Tụ điện tốt nhất nên tránh xa nguồn nhiệt;

(8) Chú ý đến thông gió cưỡng bức và hướng thông gió tự nhiên phù hợp;

(9) Đường dẫn khí của các tấm phụ và thiết bị phù hợp với hướng thông gió;

(10) Làm cho khoảng cách đủ để hút và xả càng nhiều càng tốt;

(11) Thiết bị sưởi ấm phải được đặt phía trên sản phẩm càng nhiều càng tốt, trong đường dẫn luồng không khí khi điều kiện cho phép;

(12) Các bộ phận có nhiệt độ cao hoặc dòng điện cao không nên được đặt ở các góc và cạnh của tấm in, nên được lắp đặt càng nhiều càng tốt trên bộ tản nhiệt và tránh xa các thiết bị khác và đảm bảo rằng các kênh tản nhiệt không bị cản trở;

(13) (Thiết bị ngoại vi khuếch đại tín hiệu nhỏ) Cố gắng sử dụng thiết bị trôi nhiệt độ nhỏ;

(14) Sử dụng khung kim loại hoặc khung để tản nhiệt bất cứ khi nào có thể.

3.4 Yêu cầu dây điện

(1) Lựa chọn tấm (thiết kế hợp lý để in cấu trúc tấm);

b) Quy tắc nối dây;

(3) Lập kế hoạch chiều rộng kênh tối thiểu theo mật độ hiện tại của thiết bị; Phải đặc biệt chú ý đến kết nối kênh tại kết nối;

(4) Dòng điện cao nên càng nông cạn càng tốt; Trong trường hợp các yêu cầu không thể được đáp ứng, việc sử dụng thanh cái có thể được xem xét;

(5) Giảm thiểu sức đề kháng nhiệt của bề mặt tiếp xúc. Do đó, khu vực dẫn nhiệt nên được tăng lên; Bề mặt tiếp xúc phải phẳng và mịn, có thể được phủ bằng silicone nóng nếu cần thiết;

(6) Các điểm căng thẳng nhiệt nên xem xét các biện pháp cân bằng căng thẳng và các đường thô;

(7) Phương pháp mở cửa sổ bằng da đồng tản nhiệt nên được áp dụng và phương pháp mở cửa sổ hàn điện trở tản nhiệt phù hợp được áp dụng;

(8) phụ thuộc vào việc sử dụng có thể của lá đồng bề mặt lớn;

(9) Lỗ gắn đất trên tấm in sử dụng miếng đệm lớn hơn, tận dụng tối đa bu lông gắn và lá đồng trên bề mặt tấm in để tản nhiệt;

(10) đặt càng nhiều lỗ kim loại càng tốt và làm cho khẩu độ, bề mặt đĩa càng lớn càng tốt, dựa vào lỗ để giúp tản nhiệt;

(11) Thiết bị bổ sung để tản nhiệt thiết bị;

(12) Trong trường hợp diện tích bề mặt lớn của lá đồng có thể được đảm bảo, phương pháp tản nhiệt bổ sung không được sử dụng vì lý do kinh tế;

(13) Tính diện tích lá đồng làm mát bề mặt thích hợp (tJâ (0,5~0,8) Tjmax) dựa trên mức tiêu thụ điện năng của thiết bị, nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt độ giao tiếp tối đa cho phép.