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Blogue PCB - Analyse du principe de la carte de circuit imprimé revêtue de chaleur

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Blogue PCB - Analyse du principe de la carte de circuit imprimé revêtue de chaleur

Analyse du principe de la carte de circuit imprimé revêtue de chaleur

2023-03-24
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Author:iPCB

La technologie SMT (Surface Packaging Technology) augmente la densité d'installation de l'électronique, réduit la zone de dissipation de chaleur efficace et affecte sérieusement la fiabilité de l'augmentation de température de l'appareil. L'étude de la conception thermodynamique est donc très importante. La cause directe de l'augmentation de la température de la carte de circuit imprimé est la présence de dispositifs consommateurs d'énergie du circuit. L'électronique a différents degrés de consommation d'énergie et l'intensité de chauffage varie avec l'ampleur de la consommation d'énergie. Deux phénomènes de montée en température de la carte de circuit imprimé: une montée en température locale ou une montée en température de grande surface; Augmentation de la température à court terme ou à long terme.

Carte de circuit imprimé revêtue de chaleur

Carte de circuit imprimé revêtue de chaleur

Lors de l'analyse de la consommation d'énergie d'un PCB de gaine thermique, l'analyse est généralement effectuée à partir de plusieurs aspects:

Consommation électrique: analyse de la consommation électrique par unité de surface; Analyser la distribution de la consommation d'énergie sur la carte PCB.

Structure de la plaque imprimée: dimensions de la plaque imprimée; Matériaux de la carte de circuit imprimé.

Méthode d'installation de la plaque imprimée: méthode d'installation (par exemple, installation verticale, installation horizontale); Conditions d'étanchéité et distance du manchon.

Rayonnement thermique: coefficient de rayonnement de la surface de la carte de circuit imprimé; Différence de température entre la carte de circuit imprimé et la surface adjacente et sa température absolue.

Conductivité thermique: installer un radiateur; Conduction d'autres structures installées.

Convection thermique: convection naturelle; Convection par refroidissement forcé.

L'analyse des facteurs ci - dessus sur les cartes de circuits imprimés est un moyen efficace de résoudre le problème de l'augmentation de la température des cartes de circuits imprimés, et ces facteurs ont tendance à être interconnectés et dépendants dans les produits et les systèmes. La plupart des facteurs doivent être analysés en fonction de la situation réelle et ce n'est que pour une situation réelle spécifique que des paramètres tels que l'élévation de température et la consommation d'énergie peuvent être calculés ou estimés avec précision.


Principe de la carte de circuit imprimé revêtue de chaleur

1) Choix des matériaux

En raison du passage du courant et de la température ambiante spécifiée, l'augmentation de température du conducteur de la carte de circuit imprimé ne doit pas dépasser 125â (valeur typique généralement utilisée, elle peut varier en fonction de la carte sélectionnée). Étant donné que les composants montés sur la plaque d'impression émettent également une certaine chaleur, ce qui affecte la température de fonctionnement, ces facteurs doivent être pris en compte lors du choix des matériaux et de la conception de la plaque d'impression. La température du point chaud ne doit pas dépasser 125â, une feuille de cuivre plus épaisse doit être choisie autant que possible. Dans des cas particuliers, il est possible de choisir des plaques à base d'aluminium ou de céramique à faible résistance thermique. L'utilisation d'une structure de plaque multicouche aide à Gainer thermiquement le PCB. Utilisez pleinement la disposition des éléments, la Feuille de cuivre, la Fenestration, les trous de dissipation de chaleur et d'autres technologies pour établir un canal de faible résistance thermique raisonnable et efficace pour assurer une dissipation de chaleur en douceur du PCB.


2) réglage du trou traversant de dissipation de chaleur

La conception de certains trous traversants et borgnes de dissipation de chaleur peut augmenter efficacement la zone de dissipation de chaleur, réduire la résistance thermique et améliorer la densité de puissance de la carte. Par example, des Vias sont prévus sur les Plots du dispositif lccc. Lors de la fabrication du circuit électrique, une soudure est utilisée pour remplir le circuit, améliorant ainsi sa conductivité thermique. La chaleur générée pendant le fonctionnement du circuit peut être rapidement transférée par des trous traversants ou borgnes à une couche de dissipation de chaleur métallique ou à une feuille de cuivre disposée sur la face arrière pour la dissipation de chaleur. Dans certains cas particuliers, les cartes à circuits imprimés avec une couche dissipateur de chaleur sont spécialement conçues et utilisées, le matériau dissipateur de chaleur étant généralement un matériau cuivre / molybdène, tel que les cartes imprimées utilisées sur certaines alimentations de modules.


3) Utilisation de matériaux conducteurs pour les cartes de circuits imprimés revêtues de chaleur

Pour réduire la résistance thermique lors de la conduction thermique, un matériau thermiquement conducteur est utilisé sur la surface de contact entre le dispositif haute consommation et le substrat afin d'améliorer l'efficacité de la conduction thermique.


4) Méthode de processus

Certaines zones où l'équipement est installé des deux côtés sont sujettes à des températures élevées locales. Pour améliorer les conditions de dissipation de chaleur, une petite quantité de cuivre fin peut être ajoutée à la pâte à souder, et après le soudage par écoulement, les points de soudure sous le dispositif auront une certaine hauteur. Cela augmente l'espace entre l'appareil et la plaque d'impression, ce qui augmente la dissipation de chaleur par convection.

Les PCB sont soumis à différents types de chaleur, et les conditions de limites thermiques typiques qui peuvent être appliquées comprennent: la convection naturelle ou forcée des surfaces avant et arrière, le rayonnement thermique des surfaces avant et arrière, la conduction du bord du PCB vers le boîtier de l'appareil, la conduction vers d'autres PCB via des Connecteurs rigides ou flexibles, la conduction du PCB vers le support (boulonnage ou collage), Et la conduction des ailettes entre les deux couches intermédiaires de PCB. À l'heure actuelle, il existe de nombreuses formes d'outils de simulation thermique, y compris des outils de modélisation et d'analyse thermiques de base pour l'analyse de structures arbitraires, des outils de dynamique des fluides computationnelle (CFD) pour l'analyse de flux / transfert de chaleur de systèmes et des outils d'application PCB pour la modélisation détaillée de circuits imprimés et de composants. Accélérer le revêtement thermique PCB sur la base de l'expérience éprouvée fournie sans affecter et aider à améliorer les indicateurs de performance électrique du système. Sur la base des estimations d'analyse du système et de la chaleur et de la conception thermique au niveau du dispositif, les résultats de la conception thermique sont prédits par simulation thermique au niveau de la carte, les défauts de conception sont détectés et des solutions au niveau du système sont proposées ou des solutions au niveau du dispositif sont modifiées. L'efficacité de la conception thermique a été testée par des mesures de performance thermique et l'applicabilité et l'efficacité du Protocole ont été évaluées. Par le processus continu de la pratique de la conception prédictive pour mesurer le cycle de rétroaction, la modification et l'accumulation du modèle de simulation thermique pour accélérer la vitesse de la simulation thermique, améliorer la précision de la simulation thermique et compléter l'expérience du PCB de gaine thermique.