Elektroonikaseadmete töö käigus tekkiv soojus põhjustab seadmete sisetemperatuuri kiire tõusu. Kui soojust õigel ajal ei hajutata, jätkavad seadmete soojenemist, seade läheb ülekuumenemise tõttu rikki ja elektroonikaseadmete töökindlus langeb. Seetõttu on väga oluline soojuse hajutamine trükkplaadile.

Trükkplaadi temperatuuritõusu faktoranalüüs

Trükiplaadi temperatuuritõusu otsene põhjus on vooluahela voolutarbimise seadmete olemasolu ning elektroonikaseadmete voolutarve on erineval määral ning soojusintensiivsus muutub koos voolutarbimisega.

Kaks temperatuuritõusu nähtust trükiplaatidel:
(1) Kohalik temperatuuri tõus või temperatuuri tõus suurel alal;
(2) Lühiajaline temperatuuri tõus või pikaajaline temperatuuri tõus.

PCB soojusenergia tarbimise analüüsimisel üldiselt järgmistest aspektidest.

Elektrienergia tarbimine
(1) Analüüsige energiatarbimist pindalaühiku kohta;
(2) Analüüsige voolutarbimise jaotust PCB trükkplaadil.

2. Trükitahvli struktuur
(1) Trükitahvli suurus;
(2) Trükiplaadi materjal.

3. Trükiplaadi paigaldusviis
(1) Paigaldusmeetod (näiteks vertikaalne paigaldus ja horisontaalne paigaldus);
(2) Tihendusseisund ja kaugus korpusest.

4. Soojuskiirgus
(1) Trükiplaadi pinna kiirgusvõime;
(2) Trükiplaadi ja külgneva pinna temperatuuride erinevus ning nende absoluutne temperatuur;

5. Soojusjuhtivus
(1) Paigaldage radiaator;
(2) Muude paigalduskonstruktsioonide osade läbiviimine.

6. Termiline konvektsioon
(1) Loomulik konvektsioon;
(2) Sundjahutuskonvektsioon.

Ülaltoodud tegurite analüüs PCB-lt on tõhus viis trükkplaadi temperatuuritõusu lahendamiseks. Need tegurid on tootes ja süsteemis sageli seotud ja sõltuvad. Enamikke tegureid tuleks analüüsida vastavalt tegelikule olukorrale, ainult konkreetse tegeliku olukorra jaoks. Ainult sellises olukorras saab temperatuuri tõusu ja energiatarbimise parameetreid õigesti arvutada või hinnata.

Trükkplaadi jahutusmeetod

1. Kõrge soojust genereeriv seade pluss jahutusradiaator ja soojusjuhtivusplaat
Kui mõned PCB-s olevad seadmed tekitavad suurel hulgal soojust (alla 3), võib soojust genereerivale seadmele lisada jahutusradiaatori või soojustoru. Kui temperatuuri ei saa alandada, saab soojuse hajumise efekti suurendamiseks kasutada ventilaatoriga jahutusradiaatorit. Kui kütteseadmeid on rohkem (üle 3), võib kasutada suurt soojust hajutavat katet (plaati). See on spetsiaalne radiaator, mis on kohandatud vastavalt kütteseadme asukohale ja kõrgusele PCB-plaadil või suures lamedas radiaatoris. Lõika välja erinevate komponentide kõrgused. Kinnitage soojuseralduskate komponendi pinnale ja võtke soojuse hajutamiseks ühendust iga komponendiga. Komponentide halva konsistentsi tõttu monteerimisel ja keevitamisel ei ole aga soojuse hajumise efekt hea. Tavaliselt lisatakse komponendi pinnale pehme termilise faasimuutuse termopadi, et parandada soojuse hajumise efekti.

2. Soojuse hajumine läbi PCB plaadi enda
Praegu on laialdaselt kasutatavad PCB-plaadid vask-/epoksiidklaasriidest aluspinnad või fenoolvaigust klaasriidest aluspinnad ning vähesel määral kasutatakse paberipõhiseid vasega kaetud plaate. Kuigi neil substraatidel on suurepärane elektriline jõudlus ja töötlemisvõime, on neil halb soojuse hajumine. Kõrge soojust tekitavate komponentide soojuse hajumise marsruudina võib PCB ise vaevalt eeldada, et see juhib soojust PCB vaigust, vaid hajutab soojust komponendi pinnalt ümbritsevasse õhku. Kuna aga elektroonikatooted on jõudnud komponentide miniaturiseerimise, suure tihedusega paigalduse ja suure kuumusega montaaži ajastusse, ei piisa soojuse hajutamiseks tugineda väga väikese pindalaga komponentide pinnale. Samal ajal kandub pindmonteeritavate komponentide nagu QFP ja BGA rohke kasutamise tõttu komponentide tekitatud soojus suurtes kogustes PCB plaadile. Seetõttu on parim viis soojuse hajumise lahendamiseks parandada trükkplaadi enda soojuseraldusvõimet otseses kokkupuutes kütteelemendiga. Juhtima või kiirgama.

3. Soojuse hajumise saavutamiseks kasutage mõistlikku marsruudikujundust
Kuna lehe vaigu soojusjuhtivus on halb ning vaskfooliumi jooned ja augud on head soojusjuhid, on soojuse hajumise peamised vahendid vaskfooliumi jääkkiiruse parandamine ja soojusjuhtivusavade suurendamine.
PCB soojuseraldusvõime hindamiseks on vaja arvutada erinevate soojusjuhtivuskoefitsientidega erinevatest materjalidest koosneva komposiitmaterjali ekvivalentne soojusjuhtivus (üheksa ekv).

4. Seadmete puhul, mis kasutavad vaba konvektsiooniga õhkjahutust, on kõige parem paigutada integraallülitused (või muud seadmed) vertikaalselt või horisontaalselt.

5. Samal trükiplaadil olevad seadmed tuleks paigutada vastavalt nende soojuse tekkele ja soojuse hajumisele nii palju kui võimalik. Väikese soojuse tekkega või halva soojustakistusega seadmed (nagu väikesed signaalitransistorid, väikesemahulised integraallülitused, elektrolüütkondensaatorid jne) asetatakse jahutusõhuvoolu ülemisse voolu (sissepääsu juurde), suure soojuse tootmisega seadmed või hea kuumakindlus (näiteks jõutransistorid, suuremahulised integraallülitused jne) on paigutatud jahutusõhuvoolust kõige allavoolu.

6. Horisontaalses suunas tuleks suure võimsusega seadmed paigutada võimalikult lähedale trükkplaadi servale, et lühendada soojusülekande teed; vertikaalsuunas tuleks suure võimsusega seadmed paigutada võimalikult lähedale trükkplaadi ülaosale, et vähendada nende seadmete temperatuuri muude seadmetega töötamisel Mõju.

7. Temperatuuritundlik seade on kõige parem paigutada madalaima temperatuuriga piirkonda (näiteks seadme põhja). Ärge kunagi asetage seda otse soojust genereeriva seadme kohale. Mitu seadet on eelistatavalt paigutatud horisontaaltasapinnale.

8. Seadmes oleva trükkplaadi soojuse hajumine sõltub peamiselt õhuvoolust, seetõttu tuleks projekteerimisel uurida õhuvoolu teed ja seade või trükkplaat peaks olema mõistlikult konfigureeritud. Kui õhk voolab, kipub see alati voolama sinna, kus takistus on väike, mistõttu tuleb trükkplaadil seadmeid seadistades vältida suure õhuruumi jätmist teatud piirkonda. Samale probleemile peaks tähelepanu pöörama ka mitme trükkplaadi konfiguratsioon kogu masinas.

9. Vältige kuumade kohtade koondumist PCB-le, jaotage võimsus võimalikult ühtlaselt PCB-le ning hoidke trükkplaadi pinna temperatuurinäitajaid ühtlane ja ühtlane. Tihti on projekteerimisprotsessis raske saavutada ranget ühtlast jaotust, kuid on vaja vältida liiga suure võimsustihedusega piirkondi, et vältida kuumaid kohti, mis mõjutavad kogu vooluringi normaalset tööd. Kui tingimused seda võimaldavad, on vajalik trükkplaatide soojusliku efektiivsuse analüüs. Näiteks võivad mõnesse professionaalsesse PCB projekteerimistarkvarasse lisatud soojustõhususe indeksi analüüsi tarkvara moodulid aidata disaineritel optimeerida vooluahela disaini.