Thông tin PCB - Phân tích nguyên tắc bảng mạch in nhiệt

SMT (Surface Packing Technology) làm tăng mật độ lắp đặt của thiết bị điện tử, giảm diện tích tản nhiệt hiệu quả, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của nhiệt độ tăng của thiết bị. Do đó, nghiên cứu về thiết kế nhiệt là rất quan trọng. Nguyên nhân trực tiếp của sự gia tăng nhiệt độ của bảng mạch in là sự hiện diện của các thiết bị tiêu thụ điện năng mạch. Các thiết bị điện tử có mức tiêu thụ điện năng khác nhau và cường độ sưởi ấm thay đổi theo kích thước tiêu thụ điện năng. Hai hiện tượng tăng nhiệt độ của bảng mạch in: tăng nhiệt độ cục bộ hoặc tăng nhiệt độ trên diện rộng; Tăng nhiệt độ trong thời gian ngắn hoặc tăng nhiệt độ trong thời gian dài.

Bảng mạch in nhiệt tráng

Khi phân tích mức tiêu thụ năng lượng của một pcb bọc nhiệt, nó thường được thực hiện từ các khía cạnh sau:

Tiêu thụ điện: Phân tích mức tiêu thụ điện trên một đơn vị diện tích; Phân tích phân phối điện năng tiêu thụ trên bảng PCB.

Cấu trúc của tấm in: kích thước của tấm in; Vật liệu cho bảng mạch in.

Phương pháp cài đặt của tấm in: phương pháp cài đặt (chẳng hạn như cài đặt dọc, cài đặt ngang); Điều kiện niêm phong và khoảng cách từ tay áo.

Bức xạ nhiệt: hệ số bức xạ trên bề mặt của bảng mạch in; Sự khác biệt về nhiệt độ giữa bảng mạch in và bề mặt liền kề và nhiệt độ tuyệt đối của nó.

Dẫn nhiệt: Cài đặt tản nhiệt; dẫn của các cấu trúc lắp đặt khác.

Đối lưu nhiệt: Đối lưu tự nhiên; Đối lưu làm mát cưỡng bức.

Phân tích các yếu tố trên trên bảng mạch in là một cách hiệu quả để giải quyết vấn đề tăng nhiệt độ của bảng mạch in và các yếu tố này thường liên quan và phụ thuộc vào nhau trong sản phẩm và hệ thống. Hầu hết các yếu tố cần được phân tích dựa trên tình hình thực tế và các thông số như tăng nhiệt độ và tiêu thụ điện năng chỉ có thể được tính toán hoặc ước tính chính xác cho các tình huống thực tế cụ thể.

Nguyên tắc của bảng mạch in nhiệt

1) Lựa chọn vật liệu

Do dòng điện đi qua cộng với nhiệt độ môi trường được chỉ định, sự gia tăng nhiệt độ của dây dẫn bảng mạch in không được vượt quá 125 (giá trị điển hình thường được sử dụng. Nó có thể khác nhau tùy thuộc vào bảng được chọn). Vì các thành phần được lắp đặt trên bảng in cũng phát ra một số nhiệt có thể ảnh hưởng đến nhiệt độ hoạt động, những yếu tố này nên được xem xét khi lựa chọn vật liệu và thiết kế bảng in. Nhiệt độ điểm nóng không được vượt quá 125 và lá đồng dày hơn nên được chọn bất cứ khi nào có thể. Trong trường hợp đặc biệt, có thể chọn tấm nhôm hoặc gốm có khả năng chịu nhiệt thấp hơn. Việc sử dụng cấu trúc bảng nhiều lớp tạo điều kiện cho PCB phủ nhiệt. Sử dụng đầy đủ các công nghệ như bố trí phần tử, tấm đồng, cửa sổ mở, lỗ tản nhiệt, v.v., để thiết lập kênh chịu nhiệt thấp hợp lý và hiệu quả, đảm bảo PCB tản nhiệt trơn tru.

2) Tản nhiệt thông qua cài đặt lỗ

Thiết kế một số tản nhiệt qua lỗ và lỗ mù có thể làm tăng hiệu quả diện tích tản nhiệt, giảm sức đề kháng nhiệt và cải thiện mật độ năng lượng của bảng mạch. Ví dụ, thiết lập một lỗ thông qua pad của thiết bị LCCC. Trong quá trình sản xuất mạch, các mạch được lấp đầy bằng chất hàn, do đó cải thiện độ dẫn nhiệt của chúng. Nhiệt được tạo ra trong quá trình hoạt động của mạch có thể được truyền nhanh đến lớp tản nhiệt kim loại thông qua lỗ hoặc lỗ mù hoặc được đặt trên lá đồng ở mặt sau để tản nhiệt. Trong một số trường hợp cụ thể, bảng mạch có lớp tản nhiệt được thiết kế và sử dụng đặc biệt và vật liệu tản nhiệt thường là vật liệu đồng/molypden, chẳng hạn như bảng in được sử dụng trên một số nguồn mô-đun.

3) Sử dụng vật liệu dẫn điện cho bảng mạch in nhiệt

Để giảm sức đề kháng nhiệt trong quá trình dẫn nhiệt, vật liệu dẫn nhiệt được sử dụng trên bề mặt tiếp xúc giữa thiết bị có công suất cao và chất nền để cải thiện hiệu quả dẫn nhiệt.

4) Phương pháp xử lý

Một số khu vực nơi thiết bị được lắp đặt ở cả hai bên dễ bị nhiệt độ cao cục bộ. Để cải thiện điều kiện tản nhiệt, một lượng nhỏ đồng tốt có thể được thêm vào dán, sau khi hàn dòng chảy, các điểm hàn bên dưới thiết bị sẽ có chiều cao nhất định. Điều này làm tăng khoảng cách giữa thiết bị và bảng in, làm tăng tản nhiệt đối lưu.

PCB bị ảnh hưởng bởi các loại nhiệt khác nhau và các điều kiện ranh giới nhiệt điển hình có thể được áp dụng bao gồm: đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức từ bề mặt phía trước và phía sau, bức xạ nhiệt từ bề mặt phía trước hoặc phía sau, dẫn từ cạnh PCB đến vỏ thiết bị, dẫn qua đầu nối cứng hoặc linh hoạt đến PCB khác, dẫn từ PCB đến khung (bu lông hoặc liên kết), Và dẫn tản nhiệt giữa hai lớp trung gian PCB. Hiện nay, có nhiều hình thức công cụ mô phỏng nhiệt, bao gồm các công cụ mô hình và phân tích nhiệt cơ bản để phân tích các cấu trúc tùy ý, các công cụ động lực học chất lỏng tính toán (CFD) để phân tích dòng chảy/truyền nhiệt hệ thống và các công cụ ứng dụng PCB để mô hình hóa PCB và thành phần chi tiết. Tăng tốc pcb bọc nhiệt dựa trên kinh nghiệm đã được chứng minh được cung cấp mà không ảnh hưởng và góp phần cải thiện các chỉ số hiệu suất điện của hệ thống. Dựa trên các ước tính phân tích nhiệt và hệ thống và thiết kế nhiệt cấp thiết bị, kết quả thiết kế nhiệt được dự đoán thông qua mô phỏng nhiệt cấp tấm, các lỗi thiết kế được phát hiện và các giải pháp cấp hệ thống được cung cấp hoặc thay đổi giải pháp cấp thiết bị. Hiệu quả của thiết kế nhiệt đã được kiểm tra bằng các phép đo hiệu suất nhiệt và tính phù hợp và hiệu quả của chương trình đã được đánh giá. Các mô hình mô phỏng nhiệt được sửa đổi và tích lũy bằng cách dự đoán quá trình thực hành liên tục của chu kỳ phản hồi đo lường thiết kế để tăng tốc độ mô phỏng nhiệt, cải thiện độ chính xác của mô phỏng nhiệt và bổ sung kinh nghiệm của pcb bọc nhiệt.