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Dati PCB

Dati PCB - Capacità di progettazione di dissipazione del calore della scheda PCB

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Dati PCB - Capacità di progettazione di dissipazione del calore della scheda PCB

Capacità di progettazione di dissipazione del calore della scheda PCB

2021-12-31
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Author:pcb

1. l'importanza della progettazione termica della scheda PCB L'energia elettrica consumata dalle apparecchiature elettroniche durante il funzionamento, come amplificatori di potenza a radiofrequenza, chip FPGA e prodotti di potenza, oltre al lavoro utile, è principalmente convertita in calore per la dissipazione. Il calore generato dalle apparecchiature elettroniche fa aumentare rapidamente la temperatura interna. Se il calore non viene dissipato nel tempo, l'apparecchiatura continuerà a riscaldarsi, il dispositivo fallirà a causa del surriscaldamento e l'affidabilità dell'apparecchiatura elettronica diminuirà. SMT aumenta la densità di installazione delle apparecchiature elettroniche, riduce l'area efficace di dissipazione del calore e l'aumento della temperatura dell'apparecchiatura influisce seriamente sull'affidabilità. Pertanto, la ricerca sulla progettazione termica è molto importante. La dissipazione del calore della scheda PCB è un collegamento molto importante, quindi qual è la tecnica di dissipazione del calore del circuito stampato PCB, discutiamolo insieme. Per le apparecchiature elettroniche, una certa quantità di calore viene generata durante il funzionamento, in modo che la temperatura interna dell'apparecchiatura aumenti rapidamente. Se il calore non viene dissipato in tempo, l'apparecchiatura continuerà a riscaldarsi e il dispositivo fallirà a causa del surriscaldamento. L'affidabilità dell'apparecchiatura elettronica Performance diminuirà. Pertanto, è molto importante condurre un buon trattamento di dissipazione del calore sul circuito stampato.

Scheda PCB

2. analisi dei fattori di aumento della temperatura della scheda PCB La causa diretta dell'aumento della temperatura della scheda stampata è dovuta all'esistenza di dispositivi di consumo energetico del circuito. Tutti i dispositivi elettronici hanno un consumo energetico variabile e l'intensità di riscaldamento varia con la dimensione del consumo energetico. Due fenomeni di aumento della temperatura in schede stampate:(1) aumento della temperatura locale o aumento della temperatura di grande area; (2) Aumento della temperatura a breve termine o aumento della temperatura a lungo termine. Quando si analizza il consumo di energia termica della scheda PCB, viene generalmente analizzato dai seguenti aspetti.2.1 Consumo di energia elettrica (1) Analizzare il consumo di energia per unità di area; (2) Analizzare la distribuzione del consumo energetico sul PCB.2.2 La struttura della scheda stampata (1) La dimensione della scheda stampata; (2) il materiale del bordo stampato.2.3 Come installare il bordo stampato (1) metodo di installazione (come installazione verticale, installazione orizzontale); (2) lo stato di tenuta e la distanza dall'involucro.2.4 Radiazione termica (1) l'emissività della superficie del cartone stampato; (2) la differenza di temperatura tra il bordo stampato e la superficie adiacente e la loro temperature2.5 Conduzione termica (1) installare il radiatore; (2) Conduzione di altre strutture dell'installazione.2.6 Convezione termica (1) Convezione naturale; (2) Convezione forzata di raffreddamento. L'analisi dei fattori sopra menzionati dalla scheda PCB è un modo efficace per risolvere l'aumento di temperatura della scheda stampata. Questi fattori sono spesso correlati e dipendenti l'uno dall'altro in un prodotto e sistema. La maggior parte dei fattori dovrebbe essere analizzata in base alla situazione reale. Le condizioni effettive specifiche possono essere calcolate con maggiore precisione o stimate parametri quali aumento della temperatura e consumo energetico.3. Alcuni metodi di progettazione termica della scheda PCB Dissipazione del calore attraverso la scheda PCB stessa Attualmente, le schede PCB ampiamente utilizzate sono substrati in tessuto di vetro rame / epossidico o substrati in tessuto di vetro resina fenolica e viene utilizzata una piccola quantità di schede rivestite di rame a base di carta. Sebbene questi substrati abbiano eccellenti proprietà elettriche e proprietà di lavorazione, hanno scarsa dissipazione del calore. Come metodo di dissipazione del calore per componenti ad alto riscaldamento, è quasi impossibile aspettarsi che il calore dalla resina del PCB stesso conduca il calore, ma dissipa il calore dalla superficie del componente all'aria circostante. Tuttavia, poiché i prodotti elettronici sono entrati nell'era della miniaturizzazione dei componenti, del montaggio ad alta densità e dell'assemblaggio ad alto riscaldamento, non è sufficiente affidarsi alla superficie di un componente con una superficie molto piccola per dissipare il calore. Allo stesso tempo, a causa del grande uso di componenti di montaggio superficiale come QFP e BGA, il calore generato dai componenti viene trasferito alla scheda PCB in una grande quantità. Pertanto, la soluzione alla dissipazione del calore è migliorare la capacità di dissipazione del calore della scheda PCB direttamente a contatto con l'elemento riscaldante e condurla attraverso la scheda PCB. Esci o manda fuori.2. Componenti ad alta generazione di calore più radiatore e piastra di conduzione del calore Quando un piccolo numero di componenti nella scheda PCB genera una grande quantità di calore (meno di 3), un radiatore o un tubo termico può essere aggiunto al componente riscaldante. Quando la temperatura non può essere abbassata, un radiatore con ventilatore può essere utilizzato per aumentare la radiazione termica. Quando il numero di dispositivi di riscaldamento è grande (più di 3), può essere utilizzato un grande coperchio di dissipazione del calore (scheda), che è uno speciale dissipatore di calore personalizzato in base alla posizione e all'altezza del dispositivo di riscaldamento sul PCB o su un grande dissipatore di calore piatto Tagliare diverse posizioni di altezza dei componenti. Il coperchio di dissipazione del calore è interamente fibbiato sulla superficie dell'elemento ed è a contatto con ogni elemento per dissipare il calore. Tuttavia, l'effetto di dissipazione del calore non è buono a causa della scarsa consistenza dell'altezza durante il montaggio e la saldatura dei componenti. Di solito, un cuscinetto termico morbido del cambiamento di fase viene aggiunto sulla superficie del componente per migliorare l'effetto di dissipazione del calore.3. Per le apparecchiature che adottano il raffreddamento ad aria a convezione libera, i circuiti integrati (o altri dispositivi) sono disposti verticalmente o orizzontalmente.4. Utilizzare un design di cablaggio ragionevole per ottenere dissipazione del calore Perché la resina nella piastra ha scarsa conducibilità termica e le linee e i fori della lamina di rame sono buoni conduttori di calore, aumentando il tasso rimanente della lamina di rame e aumentando i fori conduttori del calore sono il mezzo principale di dissipazione del calore. Per valutare la capacità di dissipazione del calore di una scheda PCB, è necessario calcolare la conduttività termica equivalente di un materiale composito composto da vari materiali con conduttività termica diversa-un substrato isolante per una scheda PCB.5. I dispositivi sulla stessa scheda stampata devono essere disposti per quanto possibile in base al loro potere calorifico e al grado di dissipazione del calore. Dispositivi con basso potere calorifico o scarsa resistenza al calore (come transistor di segnale piccoli, circuiti integrati su piccola scala, condensatori elettrolitici, ecc.) dovrebbero essere posizionati a monte (ingresso) del flusso d'aria di raffreddamento, dispositivi con grande resistenza al calore o al calore (come transistor di potenza, circuiti integrati su larga scala, ecc.) sono posizionati a valle del flusso d'aria di raffreddamento.6. Nella direzione orizzontale, i dispositivi ad alta potenza sono posizionati il più vicino possibile al bordo della scheda stampata per accorciare il percorso di trasferimento del calore; in direzione verticale, i dispositivi ad alta potenza sono posizionati il più vicino possibile alla parte superiore della scheda stampata per ridurre la temperatura di altri dispositivi quando questi dispositivi funzionano. Impatto.7. la dissipazione del calore del bordo stampato nell'apparecchiatura dipende principalmente dal flusso d'aria, quindi il percorso del flusso d'aria dovrebbe essere studiato durante la progettazione e il dispositivo o il circuito stampato dovrebbe essere ragionevolmente configurato. Quando l'aria scorre, tende sempre a fluire in luoghi con bassa resistenza, quindi quando si configurano dispositivi su un circuito stampato, evitare le

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4. Summary4.1 Selezione del materiale (1) L'aumento della temperatura dei fili della scheda PCB dovuto alla corrente di passaggio più la temperatura ambiente specificata non dovrebbe superare 125 gradi Celsius (valore tipico comunemente usato. Può essere diverso a seconda della scheda selezionata). Poiché i componenti installati sulla scheda stampata emettono anche un po 'di calore, che influisce sulla temperatura di funzionamento, questi fattori dovrebbero essere presi in considerazione quando si selezionano i materiali e la progettazione della scheda stampata e la temperatura del punto caldo non dovrebbe superare 125 gradi Celsius. Scegli il più spesso rivestimento di rame il più possibile. (2) In casi speciali, a base di alluminio, ceramica e altre piastre con bassa resistenza termica possono essere selezionate. (3) L'adozione della struttura multistrato della scheda è utile per la progettazione termica della scheda PCB.4.2 Assicurarsi che il canale di dissipazione del calore sia sbloccato(1) Fare pieno uso della disposizione dei componenti, della pelle di rame, dell'apertura della finestra e dei fori di dissipazione del calore per stabilire un canale ragionevole ed efficace a bassa resistenza termica per garantire che il calore sia esportato uniformemente dalla scheda PCB. (2) L'impostazione della dissipazione del calore attraverso i fori Progetta una certa dissipazione del calore attraverso i fori e i fori ciechi, che può efficacemente aumentare l'area di dissipazione del calore e ridurre la resistenza termica e aumentare la densità di potenza del circuito stampato. Ad esempio, impostare tramite fori sui pad dei dispositivi LCCC. Il saldatore lo riempie nel processo di produzione del circuito per migliorare la conducibilità termica. Il calore generato durante il funzionamento del circuito può essere rapidamente trasferito allo strato di dissipazione del calore metallico o al pad di rame sul retro attraverso i fori passanti o fori ciechi da dissipare. In alcuni casi specifici, un circuito stampato con uno strato di dissipazione del calore è appositamente progettato e utilizzato. Il materiale di dissipazione del calore è generalmente rame/molibdeno e altri materiali, come schede stampate utilizzate su alcuni alimentatori del modulo. (3) L'uso di materiali termicamente conduttivi Al fine di ridurre la resistenza termica nel processo di conduzione termica, i materiali termicamente conduttivi sono utilizzati sulla superficie di contatto tra il dispositivo ad alto consumo energetico e il substrato per migliorare l'efficienza di conduzione termica. (4) Il metodo di processo può causare temperature locali elevate in alcune aree in cui il dispositivo è montato su entrambi i lati. Al fine di migliorare le condizioni di dissipazione del calore, una piccola quantità di piccolo rame può essere mescolata nella pasta di saldatura e ci sarà una certa quantità di giunti di saldatura sotto il dispositivo dopo la saldatura a flusso. alta. Il divario tra il dispositivo e la scheda stampata è aumentato e la dissipazione del calore a convezione è aumentata.4.3 Requisiti di disposizione dei componenti (1) Eseguire l'analisi termica del software sulla scheda PCB e progettare e controllare l'aumento della temperatura interna; (2) può essere considerato di progettare e installare appositamente componenti con alta generazione di calore e grande radiazione su un circuito stampato; (3) La capacità termica del bordo è uniformemente distribuita. Fare attenzione a non posizionare componenti ad alta potenza in modo concentrato. Se è inevitabile, posizionare componenti corti a monte del flusso d'aria e assicurarsi che l'aria di raffreddamento fluisca sufficiente attraverso l'area concentrata a consumo di calore; (4) rendere il percorso di trasferimento del calore il più breve possibile; (5) Rendere la sezione trasversale del trasferimento di calore il più grande possibile; (6) La disposizione dei componenti deve tener conto dell'influenza della radiazione termica sulle parti circostanti. le parti e i componenti sensibili al calore (compresi i dispositivi a semiconduttore) devono essere tenuti lontani da fonti di calore o isolati; (7) (medium liquido) Tenere il condensatore lontano dalla fonte di calore; (8) Prestare attenzione alla direzione della ventilazione forzata e della ventilazione naturale; (9) I pannelli aggiuntivi e i condotti dell'aria del dispositivo sono nella stessa direzione della ventilazione; (10) Per quanto possibile, far sì che l'aspirazione e lo scarico abbiano una distanza sufficiente; (11) il dispositivo di riscaldamento dovrebbe essere posizionato il più possibile sopra il prodotto e dovrebbe essere posizionato nel canale di flusso d'aria quando le condizioni lo consentono; (12) I componenti con alto calore o alta corrente non devono essere posizionati sugli angoli e sui bordi periferici del cartone stampato. Dovrebbero essere installati sul radiatore il più a lungo possibile e tenuti lontani da altri componenti e garantire che il canale di dissipazione del calore sia libero; (13) (Piccoli dispositivi periferici dell'amplificatore di segnale) Cercare di utilizzare dispositivi con piccola deriva della temperatura; (14) usi telaio metallico o telaio per dissipare il calore il più possibile.4.4 Requisiti per il cablaggio (1) Selezione del bordo (progettazione ragionevole della struttura del bordo stampato); (2) regole di cablaggio; (3) pianificare la larghezza del canale in base alla densità corrente del dispositivo; prestare particolare attenzione al cablaggio del canale alla giunzione; (4) le linee ad alta corrente dovrebbero essere il più superficiale possibile; se i requisiti non possono essere soddisfatti, si può prendere in considerazione l'uso di barre per autobus; (5) Per ridurre al minimo la resistenza termica della superficie di contatto. Per questo motivo, l'area di conduzione del calore dovrebbe essere ingrandita; la superficie di contatto deve essere piana e liscia e il grasso siliconico termicamente conduttivo può essere rivestito, se necessario; (6) prendere in considerazione le misure di bilanciamento dello stress per i punti di stress termico e ispessire le linee; (7) la pelle di rame dissipante del calore deve adottare il metodo della finestra dello stress di dissipazione del calore e utilizzare la maschera di saldatura dissipante del calore per aprire correttamente la finestra; (8) Se possibile, utilizzare un foglio di rame di grande area sulla superficie; (9) Utilizzare cuscinetti più grandi per i fori di montaggio a terra sul bordo stampato per fare pieno uso dei bulloni di montaggio e della lamina di rame sulla superficie del bordo stampato per dissipazione del calore; (10) Posizionare il maggior numero possibile di vias metallizzati e l'apertura e la superficie del disco dovrebbero essere il più grande possibile, facendo affidamento su vias per aiutare la dissipazione del calore; (11) mezzi supplementari per la dissipazione del calore del dispositivo; (12) Nel caso in cui la lamina di rame di grande superficie possa essere garantita, il metodo di aggiunta di un dissipatore di calore non può essere utilizzato per considerazioni economiche.