Toplina koju stvara elektronička oprema tijekom rada uzrokuje brzo povećanje unutarnje temperature opreme. Ako se toplina ne rasprši na vrijeme, oprema će se nastaviti zagrijavati, uređaj će se pokvariti zbog pregrijavanja, a pouzdanost elektroničke opreme će opasti. Stoga je vrlo važno odvoditi toplinu na tiskanu ploču.

Faktorska analiza porasta temperature tiskanih ploča

Izravni uzrok porasta temperature tiskane ploče je zbog prisutnosti uređaja za potrošnju električne energije u krugu, a elektronički uređaji imaju različitu potrošnju energije, a intenzitet topline se mijenja s potrošnjom energije.

Dva fenomena porasta temperature u tiskanim pločama:
(1) Lokalni porast temperature ili porast temperature velikog područja;
(2) Kratkotrajni porast temperature ili dugotrajni porast temperature.

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

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

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

3. Način ugradnje tiskane ploče
(1) Metoda ugradnje (kao što je okomita ugradnja i vodoravna ugradnja);
(2) Stanje brtvljenja i udaljenost od kućišta.

4. Toplinsko zračenje
(1) Emisivnost površine tiskane ploče;
(2) temperaturnu razliku između tiskane ploče i susjedne površine i njihovu apsolutnu temperaturu;

5. Provođenje topline
(1) Ugradite radijator;
(2) Izvođenje ostalih konstrukcijskih dijelova instalacije.

6. Toplinska konvekcija
(1) Prirodna konvekcija;
(2) Prisilno hlađenje konvekcijom.

Analiza gore navedenih čimbenika iz PCB-a učinkovit je način rješavanja porasta temperature tiskane ploče. Ti su čimbenici često povezani i ovisni o proizvodu i sustavu. Većinu faktora treba analizirati prema stvarnom stanju, samo za konkretno stvarno stanje. Samo u ovoj situaciji mogu se pravilno izračunati ili procijeniti parametri porasta temperature i potrošnje energije.

Metoda hlađenja tiskanih ploča

1. Uređaj za visoko generiranje topline plus hladnjak i ploča za provođenje topline
Kada nekoliko uređaja u PCB-u generira veliku količinu topline (manje od 3), hladnjak ili toplinska cijev mogu se dodati uređaju za generiranje topline. Kada se temperatura ne može sniziti, može se upotrijebiti hladnjak s ventilatorom kako bi se poboljšao učinak rasipanja topline. Kada ima više grijaćih uređaja (više od 3), može se koristiti veliki pokrov za odvod topline (ploča). To je poseban radijator prilagođen prema položaju i visini grijaćeg uređaja na PCB ploči ili u velikom ravnom radijatoru Izrežite visinu različitih komponenti. Pričvrstite poklopac za raspršivanje topline na površinu komponente i dotaknite svaku komponentu kako biste raspršili toplinu. Međutim, zbog loše konzistencije komponenti tijekom sastavljanja i zavarivanja, učinak rasipanja topline nije dobar. Obično se na površinu komponente dodaje meka termalna fazna promjena topline kako bi se poboljšao učinak rasipanja topline.

2. Odvođenje topline kroz samu PCB ploču
Trenutno su PCB ploče u širokoj upotrebi supstrati od bakrene/epoksidne staklene tkanine ili supstrati od staklene tkanine od fenolne smole, a koristi se i mala količina ploča presvučenih bakrom na papiru. Iako ove podloge imaju izvrsne električne performanse i performanse obrade, slabo odvode toplinu. Kao način rasipanja topline za komponente koje generiraju veliku toplinu, teško se može očekivati ​​da sam PCB provodi toplinu iz smole PCB-a, ali da rasipa toplinu s površine komponente u okolni zrak. Međutim, budući da su elektronički proizvodi ušli u eru minijaturizacije komponenti, ugradnje visoke gustoće i sklopa koji se zagrijavaju, nije dovoljno osloniti se na površinu komponenti s vrlo malom površinom za odvođenje topline. U isto vrijeme, zbog velike upotrebe komponenti za površinsku montažu kao što su QFP i BGA, toplina koju generiraju komponente prenosi se na PCB ploču u velikim količinama. Stoga je najbolji način za rješavanje rasipanja topline poboljšanje kapaciteta rasipanja topline samog PCB-a u izravnom kontaktu s grijaćim elementom. Dirigirati ili emitirati.

3. Usvojite razuman dizajn usmjeravanja kako biste postigli rasipanje topline
Budući da je toplinska vodljivost smole u limu loša, a linije i rupe od bakrene folije su dobri vodiči topline, poboljšanje stope ostatka bakrene folije i povećanje rupa za toplinsku vodljivost glavni su načini odvođenja topline.
Za procjenu kapaciteta disipacije topline PCB-a potrebno je izračunati ekvivalentnu toplinsku vodljivost (devet eq) kompozitnog materijala koji se sastoji od različitih materijala s različitim koeficijentima toplinske vodljivosti — izolacijske podloge za PCB.

4. Za opremu koja koristi zračno hlađenje slobodnom konvekcijom, najbolje je rasporediti integrirane sklopove (ili druge uređaje) okomito ili vodoravno.

5. Uređaji na istoj tiskanoj ploči trebaju biti raspoređeni prema njihovom stvaranju i odvođenju topline što je više moguće. Uređaji s malim stvaranjem topline ili slabim otporom na toplinu (kao što su mali signalni tranzistori, mali integrirani krugovi, elektrolitski kondenzatori itd.) postavljaju se u najgornju struju rashladnog zraka (na ulazu), uređaji s velikim stvaranjem topline ili dobra otpornost na toplinu (kao što su tranzistori snage, integrirani krugovi velikih razmjera, itd.) smješteni su najniže od protoka zraka za hlađenje.

6. U vodoravnom smjeru, uređaje velike snage treba postaviti što je moguće bliže rubu tiskane ploče kako bi se skratio put prijenosa topline; u okomitom smjeru, uređaje velike snage treba postaviti što bliže vrhu tiskane ploče kako bi se smanjila temperatura ovih uređaja pri radu na drugim uređajima Utjecaj.

7. Uređaj osjetljiv na temperaturu najbolje je postaviti u područje s najnižom temperaturom (kao što je dno uređaja). Nikada ga ne postavljajte izravno iznad uređaja koji stvara toplinu. Poželjno je da se više uređaja rasporedi na vodoravnoj ravnini.

8. Rasipanje topline tiskane ploče u opremi uglavnom ovisi o protoku zraka, tako da se put protoka zraka treba proučiti u dizajnu, a uređaj ili tiskana ploča trebaju biti razumno konfigurirani. Kada zrak struji, on uvijek teži strujanju tamo gdje je otpor mali, pa je pri konfiguraciji uređaja na tiskanoj pločici potrebno izbjegavati ostavljanje velikog zračnog prostora u određenom području. Konfiguracija više tiskanih ploča u cijelom stroju također treba obratiti pozornost na isti problem.

9. Izbjegavajte koncentraciju vrućih točaka na PCB-u, ravnomjerno raspodijelite snagu na PCB-u što je više moguće i održavajte temperaturne performanse površine PCB-a ujednačenim i dosljednim. Često je teško postići strogu ravnomjernu raspodjelu u procesu projektiranja, ali je potrebno izbjegavati područja s previsokom gustoćom snage kako bi se izbjegle vruće točke koje utječu na normalan rad cijelog kruga. Ako uvjeti dopuštaju, potrebna je analiza toplinske učinkovitosti tiskanih krugova. Na primjer, softverski moduli za analizu indeksa toplinske učinkovitosti dodani u neki profesionalni softver za dizajn tiskanih ploča mogu pomoći dizajnerima da optimiziraju dizajn strujnog kruga.