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Leiterplatte Blog - Hauptanalyse von thermisch plattierten Leiterplatten

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Hauptanalyse von thermisch plattierten Leiterplatten

2023-03-24
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Author:iPCB

SMT (Oberflächenverpackungstechnologie) erhöht die Installationsdichte elektronischer Geräte, reduziert den effektiven Wärmeableitungsbereich und beeinträchtigt ernsthaft die Zuverlässigkeit des Gerätetemperaturanstiegs. Daher ist die Forschung zum thermischen Design sehr wichtig. Der direkte Grund für den Temperaturanstieg von Leiterplatten ist die Existenz von stromverbrauchenden Geräten. Elektronische Geräte haben unterschiedliche Grade des Stromverbrauchs, und die Heizintensität variiert mit der Größe des Stromverbrauchs. Zwei Phänomene des Temperaturanstiegs in Leiterplatten: lokaler Temperaturanstieg oder großer Temperaturanstieg; Kurzer Temperaturanstieg oder langer Temperaturanstieg.

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thermisch plattierte Leiterplatte

Bei der Analyse des Stromverbrauchs von thermisch plattierter Leiterplatte werden im Allgemeinen die folgenden Aspekte analysiert:

Stromverbrauch: Analysieren Sie den Stromverbrauch pro Flächeneinheit; Analysieren Sie die Verteilung des Stromverbrauchs auf der Leiterplatte.

Struktur der Leiterplatten: Abmessungen der Leiterplatten; Das Material der Leiterplatte.

Installationsmethode der Leiterplatte: Installationsmethode (wie vertikale Installation, horizontale Installation); Dichtungszustand und Abstand zum Gehäuse.

Thermische Strahlung: Strahlungskoeffizient der Leiterplattenoberfläche; Die Temperaturdifferenz zwischen der Leiterplatte und angrenzenden Oberflächen und deren absolute Temperatur.

Wärmeleitung: installieren Sie einen Heizkörper; Durchführung anderer Montagestrukturen.

Thermische Konvektion: natürliche Konvektion; Erzwungene Kühlkonvektion.

Die Analyse der oben genannten Faktoren auf Leiterplatten ist eine effektive Möglichkeit, den Temperaturanstieg von Leiterplatten zu lösen, und oft sind diese Faktoren in einem Produkt und System miteinander verbunden und abhängig. Die meisten Faktoren sollten anhand der tatsächlichen Bedingungen analysiert werden, und nur für eine bestimmte Ist-Situation können Parameter wie Temperaturanstieg und Stromverbrauch genau berechnet oder geschätzt werden.


Thermoplattiertes Leiterplattenprinzip

1) Materialauswahl

Der Temperaturanstieg der Leiter von Leiterplatten aufgrund des Durchgangs des Stroms plus der angegebenen Umgebungstemperatur sollte 125 ℃ (ein typischer Wert allgemein verwendet. Er kann je nach gewählter Platine variieren). Da Bauteile, die auf Leiterplatten installiert sind, auch Wärme abgeben, die die Betriebstemperatur beeinflusst, sollten diese Faktoren bei der Materialauswahl und der Gestaltung von Leiterplatten berücksichtigt werden. Die Hotspot-Temperatur sollte 125 ℃, und dickere kupferplattierte Folie sollte so viel wie möglich ausgewählt werden. Unter besonderen Umständen können Platten auf Aluminiumbasis oder Keramik-Basis mit niedrigem Wärmewiderstand ausgewählt werden. Die Verwendung einer mehrschichtigen Leiterplattenstruktur ist hilfreich für thermisch plattierte Leiterplatten. Nutzen Sie Technologie wie Bauteillayout, Kupferblech, Fensteröffnung und Wärmeableitungslöcher vollständig, um vernünftige und effektive Kanäle mit niedrigem Wärmewiderstand zu etablieren, um einen reibungslosen Wärmeexport von der Leiterplatte zu gewährleisten.


2) Einstellung der Wärmeableitungsdurchlöcher

Das Entwerfen einiger Wärmeableitungsdurchlöcher und Blindlöcher kann den Wärmeableitungsbereich effektiv erhöhen, den Wärmewiderstand reduzieren und die Leistungsdichte der Leiterplatte verbessern. Beispielsweise wird ein Durchgangsloch auf dem Pad eines LCCC-Geräts gesetzt. Während des Produktionsprozesses eines Schaltkreises wird Lot verwendet, um ihn zu füllen und seine Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Die während des Schaltungsbetriebs erzeugte Wärme kann schnell auf die Metallwärmeableitungsschicht oder die Kupferfolie übertragen werden, die auf der Rückseite durch das Durchgangsloch oder das Blindloch eingestellt ist, um abzuleiten. In einigen spezifischen Fällen werden Leiterplatten mit Wärmeableitungsschichten speziell entworfen und verwendet, und die Wärmeableitungsmaterialien sind im Allgemeinen Kupfer-/Molybdänmaterialien, wie Leiterplatten, die auf einigen Modulnetzteilen verwendet werden.


3) Verwendung von thermisch plattierten Leiterplatten leitfähigen Materialien

Um den Wärmewiderstand während des Wärmeleitungsprozesses zu verringern, werden wärmeleitende Materialien auf der Kontaktfläche zwischen der Vorrichtung mit hohem Stromverbrauch und dem Substrat verwendet, um die Wärmeleitungseffizienz zu verbessern.


4) Verfahren

Einige Bereiche mit beidseitig installierten Geräten sind anfällig für lokale hohe Temperaturen. Um die Wärmeableitungsbedingungen zu verbessern, kann der Lötpaste eine kleine Menge feines Kupfer hinzugefügt werden, und nach dem Durchflusslöten hat die Lötstelle unterhalb des Geräts eine bestimmte Höhe. Dies vergrößert den Spalt zwischen dem Gerät und der Leiterplatte und erhöht die konvektive Wärmeableitung.

Leiterplatten werden von verschiedenen Arten von Wärme beeinflusst, und typische thermische Randbedingungen, die angewendet werden können, umfassen: natürliche oder erzwungene Konvektion von den vorderen und hinteren Oberflächen, Wärmestrahlung von den vorderen und hinteren Oberflächen, Leitung von der Leiterplattenkante zur Gerätehülle, Leitung durch starre oder flexible Anschlüsse zu anderen Leiterplatten, Leitung von der Leiterplatte zur Halterung (verschraubt oder geklebt), und Leitung von Kühlkörpern zwischen zwei PCB-Zwischenschichten. Derzeit gibt es viele Formen von thermischen Simulationswerkzeugen, einschließlich grundlegender thermischer Modellierungs- und Analysewerkzeuge zur Analyse beliebiger Strukturen, CFD-Tools (Computational Fluid Dynamics) für Systemfluss-/Wärmeübertragungsanalyse und PCB-Anwendungswerkzeuge für detaillierte PCB- und Bauteilmodellierung. Beschleunigen Sie thermisch plattierte Leiterplatten basierend auf bewährter Erfahrung, ohne die elektrischen Leistungsindikatoren des Systems zu beeinträchtigen und zur Verbesserung beizutragen. Basierend auf Schätzungen der System- und Wärmeanalyse und dem thermischen Design auf Geräteebene können Sie thermische Entwurfsergebnisse durch thermische Simulation auf Leiterplattenebene vorhersagen, Konstruktionsfehler finden und Systemlösungen bereitstellen oder Lösungen auf Geräteebene ändern. Die Wirksamkeit des thermischen Designs wird durch thermische Leistungsmessungen geprüft und die Anwendbarkeit und Wirksamkeit des Schemas bewertet. Durch den kontinuierlichen praktischen Prozess der Vorhersagedesign-Messrückkopplungszyklen wird das thermische Simulationsmodell modifiziert und akkumuliert, um die Geschwindigkeit der thermischen Simulation zu beschleunigen, die Genauigkeit der thermischen Simulation zu verbessern und die thermisch plattierte Leiterplattenerfahrung zu ergänzen.