Toplina koju proizvodi elektronska oprema tokom rada uzrokuje nagli porast unutrašnje temperature opreme. Ako se toplina ne rasprši na vrijeme, oprema će se nastaviti zagrijavati, uređaj će otkazati zbog pregrijavanja, a pouzdanost elektronske opreme će opasti. Zbog toga je veoma važno da se toplota odvede na ploču.

Faktorska analiza porasta temperature štampane ploče

Direktan uzrok porasta temperature štampane ploče je zbog prisustva uređaja za potrošnju električne energije u strujnom krugu, a elektronski uređaji imaju potrošnju energije u različitom stepenu, a intenzitet toplote se menja sa potrošnjom energije.

Dva fenomena porasta temperature u štampanim pločama:
(1) Lokalni porast temperature ili porast temperature na velikom području;
(2) Kratkotrajni porast temperature ili dugotrajni porast temperature.

Kada se analizira potrošnja toplinske energije PCB-a, općenito sa sljedećih aspekata.

Potrošnja električne energije
(1) Analizirati potrošnju energije po jedinici površine;
(2) Analizirajte distribuciju potrošnje energije na štampanoj ploči.

2. Struktura štampane ploče
(1) Veličina štampane ploče;
(2) Materijal štampane ploče.

3. Način ugradnje štampane ploče
(1) Način ugradnje (kao što je vertikalna instalacija i horizontalna instalacija);
(2) Stanje zaptivanja i udaljenost od kućišta.

4. Toplotno zračenje
(1) Emisivnost površine štampane ploče;
(2) temperaturna razlika između štampane ploče i susedne površine i njihova apsolutna temperatura;

5. Provođenje toplote
(1) Instalirajte radijator;
(2) Provođenje ostalih konstruktivnih dijelova instalacije.

6. Toplotna konvekcija
(1) Prirodna konvekcija;
(2) Prisilna konvekcija hlađenja.

Analiza gore navedenih faktora iz PCB-a je efikasan način da se riješi porast temperature štampane ploče. Ovi faktori su često povezani i zavisni u proizvodu i sistemu. Većinu faktora treba analizirati u skladu sa stvarnom situacijom, samo za konkretnu stvarnu situaciju. Samo u ovoj situaciji se mogu ispravno izračunati ili procijeniti parametri porasta temperature i potrošnje energije.

Način hlađenja ploča

1. Uređaj visoke topline plus hladnjak i ploča za provodljivost topline
Kada nekoliko uređaja u PCB-u generira veliku količinu topline (manje od 3), hladnjak ili toplinska cijev se može dodati uređaju za generiranje topline. Kada se temperatura ne može sniziti, hladnjak sa ventilatorom se može koristiti za poboljšanje efekta odvođenja topline. Kada ima više uređaja za grijanje (više od 3), može se koristiti veliki poklopac za rasipanje topline (ploča). To je poseban radijator prilagođen prema položaju i visini uređaja za grijanje na PCB ploči ili u velikom ravnom radijatoru Izrežite visinu različitih komponenti. Pričvrstite poklopac za rasipanje topline na površinu komponente i kontaktirajte svaku komponentu kako biste raspršili toplinu. Međutim, zbog loše konzistencije komponenti tokom montaže i zavarivanja, efekat odvođenja toplote nije dobar. Obično se na površinu komponente dodaje mekana termalna podloga za promjenu faze kako bi se poboljšao učinak rasipanje topline.

2. Odvođenje topline kroz samu PCB ploču
Trenutno, naširoko korištene PCB ploče su podloge od bakra/epoksidne staklene tkanine ili staklene podloge od fenolne smole, a koristi se i mala količina bakrenih ploča na bazi papira. Iako ove podloge imaju odlične električne performanse i performanse obrade, slabo odvode toplinu. Kao put za disipaciju toplote za komponente koje proizvode visoku toplotu, teško se može očekivati ​​da sam PCB provodi toplotu od smole PCB-a, već da odvodi toplotu sa površine komponente u okolni vazduh. Međutim, kako su elektronski proizvodi ušli u eru minijaturizacije komponenti, instalacije velike gustine i montaže sa visokom temperaturom, nije dovoljno oslanjati se na površinu komponenti sa vrlo malom površinom za odvođenje toplote. Istovremeno, zbog velike upotrebe komponenti za površinsku montažu kao što su QFP i BGA, toplota koju proizvode komponente se prenosi na PCB ploču u velikim količinama. Stoga je najbolji način da se riješi rasipanje topline poboljšati kapacitet odvođenja topline same PCB-a u direktnom kontaktu s grijaćim elementom. Voditi ili emitovati.

3. Usvojite razuman dizajn usmjeravanja kako biste postigli rasipanje topline
Budući da je toplinska provodljivost smole u limovima loša, a vodovi i rupe od bakrene folije su dobri provodnici topline, poboljšanje stope preostale bakarne folije i povećanje otvora za toplinsku provodljivost su glavni način odvođenja topline.
Da bi se procijenio kapacitet disipacije topline PCB-a, potrebno je izračunati ekvivalentnu toplinsku provodljivost (devet eq) kompozitnog materijala sastavljenog od različitih materijala s različitim koeficijentima toplinske provodljivosti – izolacijskog supstrata za PCB.

4. Za opremu koja koristi zračno hlađenje slobodnom konvekcijom, najbolje je postaviti integrirana kola (ili druge uređaje) vertikalno ili horizontalno.

5. Uređaje na istoj štampanoj ploči treba rasporediti u skladu sa njihovom generisanjem toplote i rasipanjem toplote što je više moguće. Uređaji sa malom proizvodnjom toplote ili slabom otpornošću na toplotu (kao što su mali signalni tranzistori, mala integrisana kola, elektrolitski kondenzatori, itd.) postavljaju se u najgornji tok rashladnog vazduha (na ulazu), uređaji sa velikom proizvodnjom toplote ili dobra otpornost na toplotu (kao što su tranzistori snage, velika integrisana kola, itd.) postavljeni su najniže od protoka vazduha za hlađenje.

6. U horizontalnom pravcu, uređaji velike snage treba da budu postavljeni što bliže ivici štampane ploče kako bi se skratio put prenosa toplote; u vertikalnom smjeru, uređaje velike snage treba postaviti što bliže vrhu štampane ploče kako bi se smanjila temperatura ovih uređaja pri radu na drugim uređajima Uticaj.

7. Uređaj osjetljiv na temperaturu najbolje je postaviti u područje s najnižom temperaturom (kao što je dno uređaja). Nikada ga nemojte postavljati direktno iznad uređaja za stvaranje topline. Poželjno je da je više uređaja raspoređeno u vodoravnoj ravnini.

8. Rasipanje toplote štampane ploče u opremi uglavnom zavisi od protoka vazduha, tako da put protoka vazduha treba proučiti u dizajnu, a uređaj ili štampanu ploču treba razumno konfigurisati. Kada vazduh struji, on uvek teži da struji tamo gde je otpor mali, pa je prilikom konfigurisanja uređaja na štampanoj ploči potrebno izbegavati ostavljanje velikog vazdušnog prostora u određenom prostoru. Konfiguracija više štampanih ploča u cijeloj mašini također treba obratiti pažnju na isti problem.

9. Izbjegavajte koncentraciju vrućih tačaka na PCB-u, ravnomjerno raspodijelite snagu na PCB što je više moguće i održavajte temperaturne performanse površine PCB-a ujednačenim i dosljednim. Često je teško postići strogu ujednačenu distribuciju u procesu projektovanja, ali je potrebno izbjegavati područja s prevelikom gustinom snage kako bi se izbjegle vruće tačke koje utiču na normalan rad cijelog kola. Ako uslovi dozvoljavaju, neophodna je analiza toplotne efikasnosti štampanih kola. Na primjer, softverski moduli za analizu indeksa toplinske efikasnosti dodani u neki profesionalni softver za dizajn PCB-a mogu pomoći dizajnerima da optimiziraju dizajn kola.