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PCB技術

PCB技術 - PCB設計のプリント基板放熱設計設計技術

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PCB技術 - PCB設計のプリント基板放熱設計設計技術

PCB設計のプリント基板放熱設計設計技術

2021-10-16
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Author:Downs

電子機器の信頼性は低下し,装置の過熱により電子機器でも故障する。このため、回路基板に放熱設計を施すことが非常に重要である。

プリント基板, それで, PCBボード, 回路の回路図に基づき、回路設計者が要求する機能を実現する.PCB基板設計 レイアウトデザイン, 外部接続のレイアウトなど様々な要因を考慮する必要がある, 内部電子部品の最適化レイアウト, 金属接続とスルーホールの最適化レイアウト, 電磁防護, 放熱.

PCB温度 上昇要因分析

プリント基板の温度上昇の直接原因は回路消費電力デバイスの存在による。電子デバイスはすべての程度に電力消費を有し、加熱強度は電力消費の大きさによって変化する。


プリント板の温度上昇現象

局所温度上昇又は大面積温度上昇

短期温度上昇又は長期昇温

PCBプリント基板の温度上昇を改善する方法は、多くの面で考慮する必要がある。これらの要因は、製品やシステムにおいて相互に依存し、依存しているため、実際の状況に応じて多くの要因を分析する必要がある。具体的には、温度上昇や電力消費などのパラメータをより正確に計算、推定することができる。

PCBボード

回路基板放熱方法

したがって,pcb熱消費量を解析し設計する場合,pcb放熱方法を解決し,設計を最適化するために,以下のような側面が一般的に用いられている。

高発熱装置、ラジエータ、熱伝導板(管)

PCB内の少数の部品が大量の熱を発生する場合(3未満)、ヒートシンク又はヒートパイプを加熱装置に加えることができる。温度を低下させることができない場合には、ファン付きヒートシンクを用いて放熱効果を高めることができる。加熱装置の数が多い場合(3以上)には、PCB上の加熱装置の位置と高さによってカスタマイズされた特殊放熱器や、異なる部品の高さ位置を切り出した大きなフラットラジエータである大きなヒートシンク(チューブ)を使用することができる。放熱カバーは、部品の表面に一体的に座屈し、各部品と接触して放熱する。しかし,部品の組立や溶接時の高さの整合性が悪いため,放熱効果は良くない。近年、熱放散効果を改善するために、いくつかの高熱部品の表面に軟熱相変化熱パッドを追加する。


PCB基板自体の放熱

現在、広く使用されているPCBボードは、銅クラッド/エポキシガラス布基板またはフェノール樹脂ガラスクロス基板であり、少量のペーパーベースの銅クラッド板が使用されている。

これらの基板は優れた電気的性質及び加工性を有しているが、それらは熱放散性が悪い。高発熱部品の放熱経路としては、PCB自体の樹脂からの熱が熱を伝導することを期待することはほとんど不可能であるが、部品の表面から周囲の空気に熱を放散することはほとんど不可能である。しかし,電子製品は,部品の小型化,高密度実装,高加熱組立の時代に入った。

それは、熱を放散するために非常に小さい表面積を有するコンポーネントの表層に依存するのに十分でない。同時に、QFPやBGAなどの表面実装部品の広範な使用により、部品によって発生した大量の熱がPCB基板に転写される。したがって、放熱の問題を解決する最良の方法は、PCB基板を通して、加熱素子と直接接触するPCB自体の放熱能力を向上させることである。伝わる。


放熱性を実現する合理的配線設計

プレート内の樹脂は熱伝導性が悪く、銅箔のラインや穴は熱伝導性が良いので、銅箔の残留率を増し、熱伝導性ホールを増加させることが熱放散の主要な手段である。pcbの放熱能力を試験し,評価するためには,異なる熱伝導率を持つ種々の材料からなる複合材料の等価熱伝導率をpcbの絶縁基板に計算する必要がある。


熱源の適正分布

同一のプリント基板上の構成要素は、発熱量および熱放散度に応じて可能な限り配置されるべきである。冷却空気流中には、発熱量の少ないデバイス(例えば、小さな信号トランジスタ、小型集積回路、電解コンデンサ等)が必要である。最上流(入口)、冷却空気流の最下流には、熱・耐熱性(パワートランジスタ、大規模集積回路等)の大きな素子が配置されている。PCB上のホットスポットの濃度を避けるため、PCBボード上に均等に同等のパワーを持つコンポーネントを配布し、PCB表面温度性能を均一かつ一貫して保つ。

熱抵抗を低減するための熱伝導性材料の使用

高い放熱デバイスは、それらが基板に接続されているとき、それらの間の熱抵抗を最小にしなければならない。熱的特性要件をより良く満たすために、いくつかの熱伝導性材料(例えば熱伝導性シリカゲルの層)をチップの底面に使用することができ、特定の接触面積を熱を放散させるために維持することができる。


装置と基板との接続

1.装置のリード長を最小にする。

2.高パワー素子を選択する場合、リード材料の熱伝導率を考慮する必要がある。可能であれば、リードの最大の断面を選択してみてください

3.ピン数の多いデバイスを選択する


機器包装材料の選定

1.PCB基板を考慮する場合サーマ Lデザイン, デバイスのパッケージ記述とその熱伝導性に注意を払う

2.基板と素子パッケージとの間に良好な熱伝導経路を設けることを考える。

3.熱伝導路では空気隔壁を避けなければならない。この場合は、充填用に熱伝導性材料を用いることができる。