Capacità di progettazione di dissipazione del calore della scheda 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 energetici, oltre al lavoro utile, è per lo più convertito in calore per dissipazione. Il calore generato dall'apparecchiatura elettronica fa aumentare rapidamente la temperatura interna. Se il calore non viene dissipato nel tempo, l'attrazione continua a riscaldarsi, il dispositivo si guasterà a causa del surriscaldamento, e l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche diminuirà. SMT aumenta la densità di installazione delle apparecchiature elettroniche, riduce l'area efficace di dissipazione del calore, e l'aumento della temperatura delle apparecchiature 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 della scheda PCB, Parlamento insieme.. Per le apparecchiature elettroniche, una certa quantità di calore è generata durante il funzionamento, in modo che la temperatura interna dell'apparecchiatura aumenti rapidamente. Se il calore non viene dissipato nel tempo, l'apparecchiatura continuerà a riscaldarsi, e il dispositivo si guasterà a causa del surriscaldamento. L'affidabilità delle apparecchiature elettroniche Le prestazioni diminuirannoe. Pertanto, è molto importante condurre un buon trattamento di dissipazione del calore sul circuito stampato.

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 nelle schede stampate:
(1) aumento locale della temperatura o aumento della temperatura della 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 energetico per unità di area;
(2) Analizzare la distribuzione del consumo energetico sul PCB.
2.2 La struttura del cartone stampato
(1) La dimensione del cartone stampato;
(2) Il materiale del cartone stampato.
2.3 Come installare la scheda stampata
(1) metodo di installazione (come installazione verticale, installazione orizzontale);
(2) Lo stato di tenuta e la distanza dall'involucro.
2.4 Radiazioni termiche
(1) l'emissività della superficie del cartone stampato;
(2) La differenza di temperatura tra il bordo stampato e la superficie adiacente e la loro temperatura
2.5 Conduzione termica
(1) Installare il radiatore;
(2) Conduzione di altre strutture di installazione.
2.6 Convezione termica
(1) convezione naturale;
(2) Raffreddamento forzato a convezione
.
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 PCB board thermal designAlcuni metodi di progettazione termica della scheda PCB
1. dissipazione di calore attraverso la scheda PCB stessa
1.Dissipazione del calore attraverso la scheda PCB stessa
Attualmente, Le schede PCB ampiamente utilizzate sono rivestite di rame/substrati in vetroresina epossidica o substrati in vetroresina fenolica, e una piccola quantità di schede rivestite di rame a base di carta vengono utilizzate. Sebbene questi substrati abbiano eccellenti proprietà elettriche e di lavorazione, hanno scarica dissipazione del calore. Come metodo di dissipazione del calore per componenti altoriscaldanti, è quasi impossibile aspettarsi che il calore dalla resina del PCB stesso conduce il calore, ma per dissipare il calore dalla superficie del componente all'aria circostante. Tutta, poiché i prodotti elettronici sono entrati nell'era della miniaturizzazione dei componenti, montaggio ad alta densità, e assemblaggio ad alta densità, non basta affidarsi alla superficie di un componente con una superficie molto piccola per dissipare il calore. Allo stesso tempo, Grazie al grande utilizzo di componenti per montaggio superficiale come QFP e BGA, il calore generato dai componenti viene trasferito alla scheda PCB in grande quantità. Pertanto, la soluzione alla dissipazione del calore è quella di migliorare la capacità di dissipazione del calore della scheda PCB direttamente a contatto con l'elemento riscaldante, e condurre attraverso la scheda PCB. Esci o manda fuori.
2. componenti ad alta generazione di calore più radiatore e bordo di conduzione di calore.
Quando un piccolo numero di componenti nella scheda PCB genera una grande quantità di calore (inferiore a 3), un radiatore o 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 fibriato sulla superficie dell'elemento, ed è a contatto con ogni elemento per dissipare 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 morbido tampone termico a cambio di fase viene aggiunto sulla superficie del componente per migliorare l'effetto di dissipazione del calore.
3. Per l'attrezzatura che adotta il raffreddamento ad aria a convezione libero, the integrated circuits (or other devices) are arranged vertically or horizontally.
4. Because the resin in the plate has poor thermal conductivity, e le linee e i fori della lamina di rame sono buoni conduttori di calore, L'aumento della velocità residua del foglio di rame e l'aumento dei fori conduttori del calore sono i principali mezzi di dissipazione del calore. Per valutare la capacità di dissipazione del calore di una scheda PCB, è necessario calcolare l'equivalente conducibilità termica di un materiale composito composto da vari materiali con diversa conducibilità termica, un substrato isolante per una scheda PCB. Evitare la concentrazione di punti caldi sulla scheda PCB, distribuire la potenza uniformemente sulla scheda PCB il più possibile, e mantenere le prestazioni di temperatura superficiale della scheda PCB uniformi e coerenti. Spesso è difficile ottenere una distribuzione uniforme rigorosa durante il processo di progettazione, ma le aree con densità di potenza troppo elevata devono essere evitate per evitare che i punti caldi influenzino il normale funzionamento dell'intero circuito. If possible, è necessario analizzare le prestazioni termiche dei circuiti stampati. For example, Il modulo software di analisi dell'indice di prestazione termica aggiunto in alcuni software di progettazione della scheda PCB può aiutare i progettisti a ottimizzare la progettazione del circuito.Utilizzare la progettazione ragionevole del cablaggio per raggiungere la dissipazione del calore
Poiché la resina nella piastra ha scarsa conducibilità termica, e le linee e i fori della lamina di rame sono buoni conduttori di calore, aumentando la velocità residua della lamina di rame e aumentando i fori termoconduttori sono i principali mezzi di dissipazione del calore. Per valutare la capacità di dissipazione del calore di una scheda PCB, è necessario calcolare l'equivalente conducibilità termica di un materiale composito composto da vari materiali con diversa conducibilità termica, 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 elettrici, ecc.) devono 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. In direzione orizzontale, i dispositivi ad alta potenza sono posizionati il più vicino possibile al bordo della scheda stampata per accorciare il percorso di trasferimento termico; 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 della scheda stampata nell'apparecchiatura dipende principalmente dal flusso d'aria, quindi il percorso del flusso d'aria deve essere studiato durante la progettazione, e il dispositivo o circuito stampato dovrebbe essere ragionevolmente configurato. Quando scorre l'aria, tende sempre a fluire in luoghi a bassa resistenza, quando si configurano dispositivi su un circuito stampato, evitare di lasciare un ampio spazio aereo in una determinata area. Anche la configurazione di più circuiti stampati in tutta la macchina dovrebbe prestare attenzione allo stesso problema.
8. Il dispositivo sensibile alla temperatura è posizionato in una zona di temperatura (come il fondo del dispositivo). Non posizionarlo mai direttamente sopra il dispositivo di riscaldamento. I dispositivi multipli sono disposti in un piano orizzontale sfalsato.
9. Disporre la dissipazione di potenza e i componenti di generazione di calore vicino alla posizione di dissipazione del calore. Non posizionare dispositivi ad alto riscaldamento sugli angoli e sui bordi periferici della scheda stampata, a meno che non sia disposto un dissipatore di calore vicino ad esso. Quando si progetta la resistenza di potenza, scegli un device il più grande possibile, e fai avere abbastanza spazio per la dissipazione del calore quando si regola il layout della scheda stampata.
L'amplificatore di potenza RF o la scheda PCB LED ha adottato un substrato di base metallica.
Evitare la concentrazione di punti caldi sulla scheda PCB, distribuire la potenza uniformemente sulla scheda PCB il più possibile, e mantenere le prestazioni di temperatura superficiale della scheda PCB uniformi e coerenti. Spesso è difficile ottenere una distribuzione uniforme rigorosa durante il processo di progettazione, ma le aree con densità di potenza troppo elevata devono essere evitate per evitare che i punti caldi influenzano il normale funzionamento dell'intero circuito. Se possibile, è necessario analizzare le prestazioni termiche dei circuiti stampati. Per esempio

4. Sintesi
4.1 Selezione dei materiali
(1) L'aumento della temperatura dei fili della scheda PCB dovuto alla corrente di passaggio più la temperatura ambiente specificata non dovrebbe superare 125 (valore tipico comunemente usato. Può essere diverso a seconda della scheda selezionata). Poiché anche i componenti installati sulla scheda stampata emettono un po' di calore, che influisce sulla temperatura di esercizio, questi fattori devono essere presi in considerazione nella selezione dei materiali e nella progettazione del cartone stampato, e la temperatura dello spot caldo non dovrebbe superare 125 .
(2) In casi particolari, a base di alluminio, ceramic-based, 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 senza intoppi dalla scheda PCB.
(2) L'impostazione della dissipazione del calore attraverso fori Progettare una certa dissipazione del calore attraverso fori e fori ciechi, che possono efficacemente aumentare l'area di dissipazione del calore e ridurre la resistenza termica, e aumentare la densità di potenza del circuito stampato. Ad esempio, Impostazione tramite fori sui pad dei dispositivi LCCC. Il saldatore lo riempie nel processo di produzione del circuito per migliorare la conducibilità termica. Il calore generatore 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 opportunamente progettato e utilizzato. Il materiale di dissipazione del calore è generalmente rame/molibdeno e altri materiali, come schede stampate utilizzate su alcuni alimentatori di moduli.
(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 specialmente 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 brevi componenti a monte del flusso d'aria e garantire che sufficiente aria di raffreddamento fluisca attraverso l'area concentrata di consumo termico;
(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 tenuto lontano 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) Utilizzare 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, le
.