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Questo articolo illustra i motivi principali per cui l'alta temperatura sul PCB causa guasti e il circuito stesso è danneggiato.
Il surriscaldamento sul circuito stampato (PCB) può portare a cattiva progettazione, selezione del materiale errata per i componenti, posizionamento errato dei componenti e gestione termica inefficiente.
L'elevata temperatura risultante avrà un impatto negativo sulle funzioni, sui componenti e sul circuito stesso. In molte applicazioni, l'effetto dell'alta temperatura è trascurabile, ma in progetti ad alte prestazioni, può essere importante.
Pertanto, una corretta gestione termica è un aspetto importante dell'ingegneria elettrica. L'approccio integrato alla gestione termica prevede l'attenzione a tutto, dal livello dei componenti al sistema fisico della scheda e all'ambiente operativo.
L'aumento della densità dei componenti nei circuiti elettronici odierni può causare problemi termici. Inoltre, i difetti di progettazione PCB e le tecniche di raffreddamento inefficaci possono portare a temperature elevate inaccettabili.
Posizionamento improprio dei componenti
Alcuni dispositivi ad alta potenza richiedono una posizione con flusso d'aria adeguato (naturale o forzato) per trasferire calore. Pertanto, questi dovrebbero essere collocati in luoghi con sfiati o un buon flusso d'aria.
Senza un adeguato flusso d'aria e dissipazione del calore, il PCB manterrà la maggior parte del calore, che causerà un graduale aumento della temperatura, con conseguente scarse prestazioni del circuito o danni. Inoltre, tieni presente che se i componenti sensibili vengono posizionati vicino a parti che emettono molto calore, saranno stressati termicamente.
Quali sono le ragioni principali per l'alta temperatura dei PCB
Radiatore con ventola di raffreddamento
Componenti ad alta potenza come transistor di potenza possono generare punti caldi sulla scheda PCB. Tuttavia, attraverso una corretta dissipazione del calore e raffreddamento naturale o forzato, la temperatura può essere mantenuta entro un intervallo di sicurezza.
Fattori termici ambientali ed esterni
Non si ritiene che quando il PCB viene utilizzato in aree a temperature estreme, le condizioni nell'ambiente target durante il processo di progettazione possano sottoporre i componenti a stress termico.
Il produttore fornisce specifiche adatte a un intervallo di temperatura specifico. Ad esempio, il valore di resistenza è solitamente citato ad una temperatura di 20°C. È importante ricordare che i parametri di componenti come resistenze, condensatori e semiconduttori variano con la temperatura.
Informazioni sul calcolo della resistenza effettiva di una resistenza ad una data temperatura.
Inoltre, i produttori di solito forniscono curve di riduzione termica che specificano potenza o corrente sicure. Variazioni di parametri quali temperatura ambiente o flusso d'aria.
Quali sono le ragioni principali per l'alta temperatura dei PCB
Selezione di componenti e materiali errati
Il mancato rispetto delle linee guida consigliate nella selezione dei componenti può portare alla dissipazione del calore. È importante studiare la scheda tecnica e considerare tutte le informazioni rilevanti relative al consumo energetico, alla resistenza termica, ai limiti di temperatura e alla tecnologia di raffreddamento.
Inoltre, assicurarsi di selezionare la potenza nominale adatta all'applicazione. . Un errore facile è quello di riutilizzare lo stesso resistore (forse perché il componente corrispondente è già nella libreria CAD), anche se alcune applicazioni possono richiedere potenze più elevate. Eseguire un rapido calcolo della potenza sulla resistenza e assicurarsi che la potenza nominale sia significativamente superiore alla dissipazione massima prevista di potenza.
Un altro problema importante è la scelta dei materiali dielettrici PCB. Il circuito stampato stesso deve essere in grado di resistere alle peggiori condizioni termiche.
Scarsa progettazione e produzione di PCB
La scarsa disposizione e i processi di produzione contribuiscono a problemi di dissipazione del calore PCB. La saldatura errata può ostacolare la dissipazione del calore e l'insufficiente larghezza della traccia o area del rame possono causare problemi di aumento della temperatura.
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in conclusione
Per evitare problemi di dissipazione del calore, i progettisti devono ridurre la dissipazione del calore e utilizzare tecniche di pulizia aggiuntive quando il raffreddamento naturale è insufficiente. La produzione di progettazione di ottimizzazione termica richiede attenzione alle specifiche dei componenti, al layout PCB, ai materiali dielettrici PCB e alle condizioni ambientali.
