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PCBブログ - ホットクラッドプリント基板の原理解析

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ホットクラッドプリント基板の原理解析

2023-03-24
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Author:iPCB

SMT(表面パッケージ技術)は電子機器の設置密度を増加させ、有効放熱面積を減少させ、機器の温度上昇の信頼性に深刻な影響を与えた。そのため、熱設計の研究は非常に重要である。プリント基板の温度上昇の直接の原因は、回路消費電力デバイスの存在である。電子機器は消費電力の程度が異なり、消費電力の大きさに応じて加熱強度が変化する。プリント基板の温度上昇の2つの現象:局所温度上昇または大面積温度上昇、短時間の温度上昇または長時間の温度上昇。

ホットクラッドプリント配線板

ホットクラッドプリント配線板

熱クラッド層pcbの消費電力を分析する際には、通常、次の点から分析が行われます。

消費電力:単位面積当たりの消費電力を分析する、PCBボード上の消費電力分布を解析します。

プリント基板の構造:プリント基板のサイズ、プリント基板の材料。

プリント基板の取り付け方法:取り付け方法(垂直取り付け、水平取り付けなど)、シール条件とスリーブからの距離。

熱放射:プリント基板表面の放射係数、プリント基板と隣接する表面との温度差とその絶対温度。

熱伝導:ヒートシンクの取り付け、他の取り付け構造の伝導。

熱対流ねつたいりゅう:自然対流しぜんたいりゅう;強制冷却対流

プリント基板上の上述の要素を分析することはプリント基板の温度上昇問題を解決する有効な方法であり、これらの要素は製品とシステムの中でしばしば相互に関連し、依存している。ほとんどの要素は実際の状況に基づいて分析しなければならず、特定の実際の状況に対してのみ、温度上昇や消費電力などのパラメータを正確に計算または推定することができる。


ホットクラッドプリント基板の原理

1)材料選択

指定された周囲温度を加えることによって、プリント基板導体の温度上昇は125Åを超えてはならない(通常使用される典型的な値。選択された基板によって異なる場合がある)。プリント基板に取り付けられたコンポーネントも熱を放出し、動作温度に影響を与えるため、材料の選択やプリント基板の設計に際して考慮する必要があります。ホットスポットの温度は125Åを超えてはならず、できるだけ厚い銅箔を選択しなければならない。特殊な場合には、熱抵抗の低いアルミニウム基またはセラミックス基板材を選択することができる。多層板構造の使用はPCBを熱被覆するのに役立つ。素子の配置、銅板、窓開け、放熱孔などの技術を十分に利用して、合理的で有効な低熱抵抗通路を構築して、PCBの順調な放熱を確保する。


2)放熱通孔設置

いくつかの放熱通孔と盲孔を設計することで、放熱面積を効果的に増加させ、熱抵抗を低下させ、回路基板の電力密度を高めることができる。例えば、LCCCデバイスのパッドにスルーホールを設ける。回路の製造過程では、半田を用いて回路を充填し、熱伝導性を向上させる。回路の運転中に発生した熱は、貫通孔または盲孔を介して金属放熱層に急速に伝達されたり、裏面に設置された銅箔に放熱されたりすることができる。特定の場合には、放熱層を有する回路基板は特別に設計されて使用され、放熱材料は通常、モジュール電源に使用されるプリント基板などの銅/モリブデン材料である。


3)熱クラッドプリント基板の導電性材料の使用

熱伝導中の熱抵抗を低減するために、高消費電力デバイスと基板との接触面に熱伝導材料を用いて熱伝導効率を向上させた。


4)プロセス方法

両側に設備が設置されている一部の地域では局所的な高温が発生しやすい。放熱条件を改善するために、溶接ペーストに少量の細い銅を加えることができ、流動溶接後、デバイスの下の溶接点は一定の高さになる。これにより、デバイスとプリント基板との間のギャップが増加し、対流放熱が増加します。

PCBは様々なタイプの熱の影響を受け、応用できる典型的な熱境界条件は以下を含む:前面と裏面からの自然または強制対流、前面または裏面からの熱放射、PCBエッジから装置ハウジングへの伝導、剛性またはフレキシブルコネクタを通じて他のPCBへの伝導、PCBからブラケットへの伝導(ボルト接続または接着)、2つのPCB中間層間のヒートシンクの伝導を含むことができる。現在、任意の構造を解析するための基本的な熱モデリングおよび解析ツール、システム流動/熱伝達解析のための計算流体力学(CFD)ツール、詳細なPCBおよびコンポーネントモデリングのためのPCBアプリケーションツールなど、さまざまな形式の熱シミュレーションツールがあります。システムの電気的性能指標の向上に影響を与えず、それに寄与することなく、提供された経験に基づいて熱クラッド層pcbを加速する。システムと熱分析の推定とデバイスレベルの熱設計に基づいて、プレートレベルの熱シミュレーションを通じて熱設計結果を予測し、設計欠陥を発見し、システムレベルのソリューションまたはデバイスレベルの変更ソリューションを提供する。熱性能測定により熱設計の有効性を試験し、この方案の適用性と有効性を評価した。設計測定フィードバック周期を予測する絶えず実践過程を通じて、熱シミュレーションモデルに対して修正と蓄積を行い、熱シミュレーションの速度を速め、熱シミュレーションの正確性を高め、熱クラッド層pcbの経験を補充する。