Teplo generované elektronickým zařízením během provozu způsobuje rychlý nárůst vnitřní teploty zařízení. Pokud se teplo včas neodvede, zařízení se bude nadále zahřívat, zařízení selže v důsledku přehřátí a spolehlivost elektronického zařízení se sníží. Proto je velmi důležité odvádět teplo do obvodové desky.

Faktorová analýza nárůstu teploty desky s plošnými spoji

Přímá příčina nárůstu teploty desky s plošnými spoji je způsobena přítomností zařízení pro spotřebu energie obvodů a elektronická zařízení mají spotřebu energie v různé míře a intenzita tepla se mění se spotřebou energie.

Dva jevy nárůstu teploty v tištěných deskách:
(1) Místní nárůst teploty nebo nárůst teploty na velké ploše;
(2) Krátkodobé zvýšení teploty nebo dlouhodobé zvýšení teploty.

Při analýze tepelné spotřeby PCB obecně z následujících hledisek.

Spotřeba elektrické energie
(1) Analyzujte spotřebu energie na jednotku plochy;
(2) Analyzujte rozložení spotřeby energie na desce plošných spojů.

2. Struktura desky s plošnými spoji
(1) Velikost tištěné desky;
(2) Materiál desky s plošnými spoji.

3. Způsob instalace desky plošných spojů
(1) Způsob instalace (jako je vertikální instalace a horizontální instalace);
(2) Stav těsnění a vzdálenost od pláště.

4. Tepelné záření
(1) emisivita povrchu desky s plošnými spoji;
(2) teplotní rozdíl mezi tištěnou deskou a přilehlým povrchem a jejich absolutní teplota;

5. Vedení tepla
(1) Nainstalujte chladič;
(2) Vedení dalších konstrukčních částí instalace.

6. Tepelná konvekce
(1) Přirozená konvekce;
(2) Nucená chladicí konvekce.

Analýza výše uvedených faktorů z DPS je efektivní způsob, jak vyřešit nárůst teploty desky s plošnými spoji. Tyto faktory spolu často souvisí a jsou závislé na produktu a systému. Většina faktorů by měla být analyzována podle skutečné situace, pouze pro konkrétní aktuální situaci. Pouze v této situaci lze správně vypočítat nebo odhadnout parametry nárůstu teploty a spotřeby energie.

Způsob chlazení desky plošných spojů

1. Zařízení generující vysoké teplo plus chladič a deska pro vedení tepla
Když několik zařízení v desce plošných spojů generuje velké množství tepla (méně než 3), lze k zařízení generujícímu teplo přidat chladič nebo tepelnou trubici. Pokud nelze teplotu snížit, lze použít chladič s ventilátorem pro zvýšení efektu odvodu tepla. Při více topných zařízeních (více než 3) lze použít velký kryt pro odvod tepla (desku). Jedná se o speciální radiátor přizpůsobený podle polohy a výšky topného zařízení na desce plošných spojů nebo ve velkém plochém radiátoru Vyřízněte výšku různých komponentů. Připevněte kryt pro odvod tepla k povrchu součásti a dotkněte se každé součásti, aby se teplo rozptýlilo. Vzhledem ke špatné konzistenci součástí při montáži a svařování však není efekt odvodu tepla dobrý. Obvykle se na povrch součásti přidá měkká tepelná podložka se změnou fáze, aby se zlepšil účinek rozptylu tepla.

2. Odvod tepla přes samotnou desku PCB
V současné době jsou široce používané desky PCB substráty plátované mědí/epoxidovou skleněnou tkaninou nebo substráty skleněné tkaniny z fenolové pryskyřice a používá se malé množství desek plátovaných mědí na bázi papíru. Ačkoli tyto substráty mají vynikající elektrický výkon a výkon zpracování, mají špatný odvod tepla. Vzhledem k tomu, že jde o cestu pro odvod tepla u součástek s vysokým generováním tepla, lze jen stěží očekávat, že samotná deska plošných spojů bude odvádět teplo z pryskyřice desky plošných spojů, ale bude odvádět teplo z povrchu součásti do okolního vzduchu. Protože však elektronické produkty vstoupily do éry miniaturizace součástek, instalace s vysokou hustotou a montáže s vysokou teplotou, nestačí se spoléhat na to, že teplo odvádí povrch součástek s velmi malým povrchem. Zároveň je díky intenzivnímu používání součástek pro povrchovou montáž, jako jsou QFP a BGA, teplo generované součástkami přenášeno na desku PCB ve velkém množství. Nejlepším způsobem, jak vyřešit odvod tepla, je proto zlepšení schopnosti odvodu tepla samotné desky plošných spojů v přímém kontaktu s topným tělesem. Vedení nebo vyzařování.

3. Přijměte přiměřený návrh směrování k dosažení odvodu tepla
Protože tepelná vodivost pryskyřice v listu je špatná a čáry a otvory v měděné fólii jsou dobrými vodiči tepla, je zlepšení zbytkové rychlosti měděné fólie a zvýšení otvorů pro tepelnou vodivost hlavním prostředkem pro odvod tepla.
Pro vyhodnocení schopnosti odvodu tepla DPS je nutné vypočítat ekvivalentní tepelnou vodivost (devět ekv.) kompozitního materiálu složeného z různých materiálů s různými součiniteli tepelné vodivosti – izolačního substrátu pro DPS.

4. U zařízení, která využívají chlazení vzduchem volným prouděním, je nejlepší uspořádat integrované obvody (nebo jiná zařízení) svisle nebo vodorovně.

5. Zařízení na stejné desce s plošnými spoji by měla být uspořádána co nejvíce podle jejich vývinu tepla a odvodu tepla. Zařízení s malým vývinem tepla nebo špatnou tepelnou odolností (jako jsou malé signálové tranzistory, malorozměrové integrované obvody, elektrolytické kondenzátory atd.) se umísťují do Nejvyššího proudu proudu chladicího vzduchu (na vstupu), zařízení s velkým vývinem tepla popř. dobrá tepelná odolnost (jako výkonové tranzistory, rozsáhlé integrované obvody atd.) jsou umístěny nejvíce za proudem chladicího vzduchu.

6. V horizontálním směru by měla být zařízení s vysokým výkonem umístěna co nejblíže okraji desky s plošnými spoji, aby se zkrátila cesta přenosu tepla; ve vertikálním směru by měla být zařízení s vysokým výkonem umístěna co nejblíže k horní části desky s plošnými spoji, aby se snížila teplota těchto zařízení při práci na jiných zařízeních Náraz.

7. Zařízení citlivé na teplotu je nejlepší umístit do oblasti s nejnižší teplotou (jako je spodní část zařízení). Nikdy jej neumisťujte přímo nad zařízení generující teplo. Ve vodorovné rovině je s výhodou uspořádáno více zařízení.

8. Odvod tepla desky s plošnými spoji v zařízení závisí především na proudění vzduchu, proto by měla být v návrhu prostudována dráha proudění vzduchu a zařízení nebo deska s plošnými spoji by měly být přiměřeně nakonfigurovány. Když vzduch proudí, má tendenci proudit vždy tam, kde je odpor malý, takže při konfiguraci zařízení na desce plošných spojů je nutné se vyvarovat ponechání velkého vzduchového prostoru v určité oblasti. Stejnému problému by měla věnovat pozornost i konfigurace více desek plošných spojů v celém stroji.

9. Vyhněte se koncentraci horkých míst na desce plošných spojů, rozdělte výkon na desku plošných spojů co nejvíce rovnoměrně a udržujte teplotní vlastnosti povrchu plošných spojů rovnoměrné a konzistentní. Často je obtížné dosáhnout přísného rovnoměrného rozložení v procesu návrhu, ale je nutné se vyhnout oblastem s příliš vysokou hustotou výkonu, aby se zabránilo horkým místům, která ovlivňují normální provoz celého okruhu. Pokud to podmínky dovolí, je nutná analýza tepelné účinnosti tištěných spojů. Například softwarové moduly pro analýzu indexu tepelné účinnosti přidané do některého profesionálního softwaru pro návrh PCB mohou návrhářům pomoci optimalizovat návrh obvodu.