Panas yang dihasilkan peralatan elektronik selama pengoperasian menyebabkan suhu internal peralatan meningkat dengan cepat. Jika panas tidak hilang tepat waktu, peralatan akan terus memanas, perangkat akan rusak karena panas berlebih, dan keandalan peralatan elektronik akan menurun. Oleh karena itu, sangat penting untuk menghilangkan panas ke papan sirkuit.

Analisis Faktor Kenaikan Suhu Papan Sirkuit Cetak

Penyebab langsung kenaikan suhu papan cetak adalah karena adanya perangkat konsumsi daya sirkuit, dan perangkat elektronik memiliki konsumsi daya pada tingkat yang berbeda-beda, dan intensitas panas berubah seiring dengan konsumsi daya.

Dua fenomena kenaikan suhu pada papan cetak:
(1) Kenaikan suhu lokal atau kenaikan suhu wilayah yang luas;
(2) Kenaikan suhu jangka pendek atau kenaikan suhu jangka panjang.

Saat menganalisis konsumsi daya termal PCB, umumnya dari aspek berikut.

Konsumsi daya listrik
(1) Menganalisis konsumsi daya per satuan luas;
(2) Menganalisis distribusi konsumsi daya pada papan sirkuit PCB.

2. Struktur papan cetak
(1) Ukuran papan cetak;
(2) Bahan papan cetak.

3. Metode pemasangan papan cetak
(1) Metode pemasangan (seperti pemasangan vertikal dan pemasangan horizontal);
(2) Kondisi penyegelan dan jarak dari casing.

4. Radiasi termal
(1) Emisivitas permukaan papan cetak;
(2) Perbedaan suhu antara papan cetak dan permukaan yang berdekatan serta suhu absolutnya;

5. Konduksi panas
(1) Pasang radiator;
(2) Konduksi bagian struktural instalasi lainnya.

6. Konveksi termal
(1) Konveksi alami;
(2) Konveksi pendinginan paksa.

Analisis faktor-faktor di atas dari PCB adalah cara yang efektif untuk mengatasi kenaikan suhu papan cetak. Faktor-faktor ini seringkali terkait dan bergantung pada suatu produk dan sistem. Sebagian besar faktor harus dianalisis berdasarkan situasi aktual, hanya untuk situasi aktual tertentu. Hanya dalam situasi ini parameter kenaikan suhu dan konsumsi daya dapat dihitung atau diperkirakan dengan benar.

Metode pendinginan papan sirkuit

1. Perangkat penghasil panas tinggi ditambah heat sink dan pelat konduksi panas
Ketika beberapa perangkat di PCB menghasilkan panas dalam jumlah besar (kurang dari 3), heat sink atau pipa panas dapat ditambahkan ke perangkat penghasil panas. Ketika suhu tidak dapat diturunkan, heat sink dengan kipas angin dapat digunakan untuk meningkatkan efek pembuangan panas. Jika terdapat lebih banyak alat pemanas (lebih dari 3), penutup (papan) pembuangan panas yang besar dapat digunakan. Ini adalah radiator khusus yang disesuaikan dengan posisi dan ketinggian perangkat pemanas di papan PCB atau di radiator datar besar. Potong ketinggian komponen yang berbeda. Kencangkan penutup pembuangan panas ke permukaan komponen, dan hubungi setiap komponen untuk menghilangkan panas. Namun, karena konsistensi komponen yang buruk selama perakitan dan pengelasan, efek pembuangan panasnya tidak baik. Biasanya bantalan termal perubahan fase termal lembut ditambahkan pada permukaan komponen untuk meningkatkan efek pembuangan panas.

2. Pembuangan panas melalui papan PCB itu sendiri
Saat ini, pelat PCB yang banyak digunakan adalah substrat kain kaca berlapis tembaga/epoksi atau substrat kain kaca resin fenolik, dan sejumlah kecil pelat berlapis tembaga berbahan dasar kertas digunakan. Meskipun substrat ini memiliki kinerja kelistrikan dan kinerja pemrosesan yang sangat baik, namun pembuangan panasnya buruk. Sebagai jalur pembuangan panas untuk komponen penghasil panas tinggi, PCB itu sendiri hampir tidak diharapkan dapat menghantarkan panas dari resin PCB, tetapi dapat membuang panas dari permukaan komponen ke udara sekitarnya. Namun, karena produk elektronik telah memasuki era miniaturisasi komponen, pemasangan dengan kepadatan tinggi, dan perakitan dengan panas tinggi, hanya mengandalkan permukaan komponen dengan luas permukaan yang sangat kecil saja tidak cukup untuk menghilangkan panas. Pada saat yang sama, karena banyaknya penggunaan komponen yang dipasang di permukaan seperti QFP dan BGA, panas yang dihasilkan oleh komponen tersebut ditransfer ke papan PCB dalam jumlah besar. Oleh karena itu, cara terbaik untuk mengatasi pembuangan panas adalah dengan meningkatkan kapasitas pembuangan panas dari PCB itu sendiri yang bersentuhan langsung dengan elemen pemanas. Melakukan atau memancarkan.

3. Mengadopsi desain perutean yang masuk akal untuk mencapai pembuangan panas
Karena konduktivitas termal resin dalam lembaran buruk, dan garis serta lubang foil tembaga merupakan konduktor panas yang baik, meningkatkan laju sisa foil tembaga dan meningkatkan lubang konduksi termal adalah cara utama pembuangan panas.
Untuk mengevaluasi kapasitas pembuangan panas PCB, perlu untuk menghitung konduktivitas termal setara (sembilan persamaan) dari material komposit yang terdiri dari berbagai bahan dengan koefisien konduktivitas termal berbeda—substrat isolasi untuk PCB.

4. Untuk peralatan yang menggunakan pendingin udara konveksi bebas, yang terbaik adalah mengatur sirkuit terpadu (atau perangkat lain) secara vertikal atau horizontal.

5. Perangkat pada papan cetak yang sama harus diatur sebanyak mungkin sesuai dengan pembangkitan panas dan pembuangan panasnya. Perangkat dengan pembangkitan panas kecil atau ketahanan panas yang buruk (seperti transistor sinyal kecil, sirkuit terpadu skala kecil, kapasitor elektrolitik, dll.) ditempatkan di Aliran paling atas dari aliran udara pendingin (di pintu masuk), perangkat dengan pembangkitan panas besar atau ketahanan panas yang baik (seperti transistor daya, sirkuit terpadu skala besar, dll.) ditempatkan di bagian paling hilir dari aliran udara pendingin.

6. Dalam arah horizontal, perangkat berdaya tinggi harus ditempatkan sedekat mungkin dengan tepi papan cetak untuk memperpendek jalur perpindahan panas; dalam arah vertikal, perangkat berdaya tinggi harus ditempatkan sedekat mungkin dengan bagian atas papan cetak untuk mengurangi suhu perangkat tersebut saat bekerja pada perangkat lain.

7. Perangkat yang sensitif terhadap suhu sebaiknya ditempatkan di area dengan suhu terendah (seperti bagian bawah perangkat). Jangan pernah meletakkannya langsung di atas perangkat penghasil panas. Beberapa perangkat sebaiknya ditempatkan secara terhuyung-huyung pada bidang horizontal.

8. Pembuangan panas papan cetak pada peralatan terutama bergantung pada aliran udara, sehingga jalur aliran udara harus dipelajari dalam desain, dan perangkat atau papan sirkuit cetak harus dikonfigurasi secara wajar. Ketika udara mengalir, ia selalu cenderung mengalir di tempat yang hambatannya kecil, jadi ketika mengkonfigurasi perangkat pada papan sirkuit tercetak, perlu untuk menghindari meninggalkan ruang udara yang besar di area tertentu. Konfigurasi beberapa papan sirkuit tercetak di seluruh mesin juga harus memperhatikan masalah yang sama.

9. Hindari konsentrasi titik panas pada PCB, distribusikan daya secara merata pada PCB sebanyak mungkin, dan jaga kinerja suhu permukaan PCB tetap seragam dan konsisten. Seringkali sulit untuk mencapai distribusi seragam yang ketat dalam proses desain, namun perlu untuk menghindari area dengan kepadatan daya yang terlalu tinggi untuk menghindari titik panas yang mempengaruhi operasi normal seluruh rangkaian. Jika kondisi memungkinkan, analisis efisiensi termal dari sirkuit tercetak diperlukan. Misalnya, modul perangkat lunak analisis indeks efisiensi termal yang ditambahkan dalam beberapa perangkat lunak desain PCB profesional dapat membantu desainer mengoptimalkan desain sirkuit.