PCB-Technologie - 11-Wege, um Wärme von Leiterplatten abzuleiten

1. Hochwärmeerzeugende Vorrichtung plus Heizkörper und wärmeleitende Platte

Wenn eine kleine Anzahl von Komponenten in der PCB generieren a large amount of heat (less than 3), Ein Heizkörper oder eine Wärmeleitung kann dem Heizelement hinzugefügt werden. Wenn die Temperatur nicht gesenkt werden kann, Ein Heizkörper mit Ventilator kann verwendet werden, um den Wärmeableitungseffekt zu verbessern . When the number of heating devices is large (more than 3), a large heat dissipation cover (board) can be used, Dies ist ein spezieller Kühlkörper, der entsprechend der Position und Höhe des Heizgeräts auf der Leiterplatte oder eines großen flachen Kühlkörpers angepasst ist.. Die Wärmeableitungsabdeckung ist an der Oberfläche des Bauteils fest geknickt, und es ist in Kontakt mit jeder Komponente, um Wärme abzuleiten. Allerdings, Der Wärmeableitungseffekt ist aufgrund der schlechten Konsistenz der Höhe während der Montage und des Schweißens von Komponenten nicht gut. Normalerweise, Ein weiches thermisches Phasenwechsel-Thermopad wird auf der Oberfläche des Bauteils hinzugefügt, um den Wärmeableitungseffekt zu verbessern.

2. Wärmeableitung durch die Leiterplatte selbst

Derzeit sind die weit verbreiteten Leiterplatten kupferplattierte/epoxidglastuchsubstrate oder Phenolharzglastuchsubstrate, und eine kleine Menge papierbasierter kupferplattierter Platten wird verwendet. Obwohl diese Substrate ausgezeichnete elektrische Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften haben, weisen sie eine schlechte Wärmeableitung auf.

Als Wärmeableitungspfad für hocherhitzende Bauteile, Es ist fast unmöglich zu erwarten, dass Wärme vom Harz der Leiterplatte selbst Wärme leitet, aber um Wärme von der Oberfläche des Bauteils an die Umgebungsluft abzuleiten. Allerdings, als elektronische Produkte in die Ära der Miniaturisierung von Komponenten eingetreten sind, Montage mit hoher Dichte, und Hochheizungsmontage, Es reicht nicht aus, sich auf die Oberfläche eines Bauteils mit einer sehr kleinen Oberfläche zu verlassen, um Wärme abzuleiten. Zur gleichen Zeit, durch den umfangreichen Einsatz von Oberflächenbauteilen wie QFP und BGA, Die von den Bauteilen erzeugte Wärme wird an die Leiterplatte in großer Menge. Daher, Der beste Weg, die Wärmeableitung zu lösen, besteht darin, die Wärmeableitungskapazität der Leiterplatte selbst zu verbessern, die in direktem Kontakt mit dem Heizelement steht. Zu senden oder auszustrahlen.

3. Verwenden Sie angemessenes Verdrahtungsdesign, um Wärmeableitung zu erreichen

Da das Harz in der Platte eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat und die Kupferfolienlinien und -löcher gute Wärmeleiter sind, sind die Erhöhung der Restrate der Kupferfolie und die Erhöhung der thermisch leitenden Löcher die Hauptmittel der Wärmeableitung.

Um die Wärmeableitungskapazität der Leiterplatte zu bewerten, ist es notwendig, die äquivalente Wärmeleitfähigkeit (neun eq) des Verbundmaterials zu berechnen, das aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit besteht – dem isolierenden Substrat für die Leiterplatte.

4. Für Geräte, die freie Konvektionsluftkühlung annehmen, ist es am besten, die integrierten Schaltkreise (oder andere Geräte) vertikal oder horizontal anzuordnen.

5. Die Geräte auf derselben Leiterplatte sollten so weit wie möglich nach ihrem Heizwert und Grad der Wärmeableitung angeordnet sein. Geräte mit geringem Heizwert oder schlechter Hitzebeständigkeit (wie kleine Signaltransistoren, kleine integrierte Schaltkreise, Elektrolytkondensatoren usw.) sollten platziert werden. und die Geräte mit großer Hitze oder guter Hitzebeständigkeit (wie Leistungstransistoren, großflächige integrierte Schaltkreise usw.) sind am oberen Ende des Kühlluftstroms angeordnet.

6. In horizontaler Richtung sind Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Kante der Leiterplatte angeordnet, um den Wärmeübertragungsweg zu verkürzen; In vertikaler Richtung sind Hochleistungsgeräte so nah wie möglich an der Oberseite der Leiterplatte angeordnet, um die Temperatur anderer Geräte zu senken, wenn diese Geräte funktionieren. Aufprall.

7. Das temperaturempfindliche Gerät sollte im Bereich der niedrigsten Temperatur (wie der Unterseite des Geräts) platziert werden. Stellen Sie es niemals direkt über das Heizgerät. Mehrere Vorrichtungen sollten vorzugsweise in einer versetzten horizontalen Ebene angeordnet sein.

8. Die Wärmeableitung der Leiterplatte in der Ausrüstung beruht hauptsächlich auf Luftstrom, so dass der Luftstrompfad während des Entwurfs studiert werden sollte, und das Gerät oder die Leiterplatte sollte angemessen konfiguriert werden. Wenn Luft strömt, neigt sie immer dazu, an Orten mit geringem Widerstand zu strömen. Wenn Sie also Geräte auf einer Leiterplatte konfigurieren, vermeiden Sie, einen großen Luftraum in einem bestimmten Bereich zu verlassen. Die Konfiguration mehrerer Leiterplatten in der gesamten Maschine sollte auch auf das gleiche Problem achten.

9. Vermeiden Sie die Konzentration von Hot Spots auf der Leiterplatte, verteilen Sie die Leistung gleichmäßig auf der Leiterplatte so viel wie möglich und halten Sie die Leistung der Leiterplattenoberfläche gleichmäßig und konstant. Es ist oft schwierig, eine strenge gleichmäßige Verteilung während des Entwurfsprozesses zu erreichen, aber Bereiche mit zu hoher Leistungsdichte müssen vermieden werden, um zu verhindern, dass Hot Spots den normalen Betrieb des gesamten Stromkreises beeinträchtigen. Wenn möglich, ist es notwendig, die thermische Effizienz der gedruckten Schaltung zu analysieren. Zum Beispiel kann das Softwaremodul zur Analyse des thermischen Wirkungsgrades, das in einigen professionellen PCB-Design-Software hinzugefügt wird, Designern helfen, das Schaltungsdesign zu optimieren.

10. Die Geräte mit dem höchsten Stromverbrauch und der höchsten Wärmeerzeugung in der Nähe der besten Position für die Wärmeableitung anordnen. Platzieren Sie keine Bauteile mit höherer Wärmeentwicklung an den Ecken und Randkanten der Leiterplatte, es sei denn, ein Kühlkörper ist in der Nähe angeordnet. Bei der Auslegung des Leistungswiderstands, choose a larger device so viel wie möglich, und es haben genug Wärmeableitung von Leiterplatten Platz beim Anpassen des Leiterplattenlayouts.

11. Geräte mit hoher Wärmeableitung sollten den thermischen Widerstand zwischen ihnen minimieren, wenn sie mit dem Substrat verbunden sind. Um die thermischen Eigenschaften Anforderungen besser zu erfüllen, können einige wärmeleitende Materialien (wie eine Schicht aus thermisch leitfähigem Kieselgel) auf der unteren Oberfläche des Chips verwendet werden, und eine bestimmte Kontaktfläche kann aufrechterhalten werden, damit das Gerät Wärme ableitet.