החום שנוצר על ידי ציוד אלקטרוני במהלך הפעולה גורם לטמפרטורה הפנימית של הציוד לעלות במהירות. אם החום לא יתפזר בזמן, הציוד ימשיך להתחמם, המכשיר ייכשל עקב התחממות יתר, ואמינות הציוד האלקטרוני תרד. לכן, חשוב מאוד לפזר חום ללוח המעגלים.

ניתוח גורמים של עליית הטמפרטורה של המעגל המודפס

הסיבה הישירה לעליית הטמפרטורה של הלוח המודפס נובעת מנוכחותם של התקני צריכת חשמל במעגל, ולמכשירים אלקטרוניים יש צריכת חשמל בדרגות שונות, ועוצמת החום משתנה עם צריכת החשמל.

שתי תופעות של עליית טמפרטורה בלוחות מודפסים:
(1) עליית טמפרטורה מקומית או עליית טמפרטורת שטח גדולה;
(2) עליית טמפרטורה לטווח קצר או עליית טמפרטורה לטווח ארוך.

בעת ניתוח צריכת חשמל תרמית של PCB, בדרך כלל מההיבטים הבאים.

צריכת חשמל
(1) נתח את צריכת החשמל ליחידת שטח;
(2) נתח את חלוקת צריכת החשמל בלוח המעגלים של ה-PCB.

2. מבנה הלוח המודפס
(1) גודל הלוח המודפס;
(2) חומר של לוח מודפס.

3. שיטת התקנה של לוח מודפס
(1) שיטת התקנה (כגון התקנה אנכית והתקנה אופקית);
(2) מצב איטום ומרחק מהמעטפת.

4. קרינה תרמית
(1) פליטות של משטח לוח מודפס;
(2) הפרש הטמפרטורה בין הלוח המודפס למשטח הסמוך והטמפרטורה המוחלטת שלהם;

5. הולכת חום
(1) התקן את הרדיאטור;
(2) הולכה של חלקי מבנה אחרים של התקנה.

6. הסעה תרמית
(1) הסעה טבעית;
(2) הסעת קירור מאולצת.

ניתוח הגורמים לעיל מה-PCB הוא דרך יעילה לפתור את עליית הטמפרטורה של הלוח המודפס. גורמים אלה קשורים לעתים קרובות ותלויים במוצר ובמערכת. יש לנתח את רוב הגורמים בהתאם למצב בפועל, רק עבור מצב ספציפי. רק במצב זה ניתן לחשב או להעריך נכון את הפרמטרים של עליית הטמפרטורה וצריכת החשמל.

שיטת קירור מעגלים

1. מכשיר ליצירת חום גבוה בתוספת גוף קירור וצלחת הולכת חום
כאשר מספר מכשירים ב-PCB מייצרים כמות גדולה של חום (פחות מ-3), ניתן להוסיף גוף קירור או צינור חום למכשיר יוצר החום. כאשר לא ניתן להוריד את הטמפרטורה, ניתן להשתמש בגוף קירור עם מאוורר כדי לשפר את אפקט פיזור החום. כאשר יש יותר מכשירי חימום (יותר מ-3), ניתן להשתמש בכיסוי פיזור חום גדול (לוח). זהו רדיאטור מיוחד המותאם אישית לפי המיקום והגובה של התקן החימום על לוח ה-PCB או ברדיאטור שטוח גדול חתוך את הגובה של רכיבים שונים. הדק את מכסה פיזור החום למשטח הרכיב, וצור קשר עם כל רכיב כדי לפזר חום. עם זאת, עקב העקביות הלקויה של הרכיבים במהלך ההרכבה והריתוך, אפקט פיזור החום אינו טוב. בדרך כלל מתווספת כרית תרמית לשינוי פאזה תרמית רכה על פני הרכיב כדי לשפר את אפקט פיזור החום.

2. פיזור חום דרך לוח ה-PCB עצמו
נכון לעכשיו, לוחות ה-PCB הנפוצים הם מצעי בד זכוכית מצופים נחושת/אפוקסי או מצעי בד זכוכית שרף פנולי, ומשתמשים בכמות קטנה של לוחות מצופים נחושת על בסיס נייר. למרות שמצעים אלה יש ביצועים חשמליים וביצועי עיבוד מצוינים, יש להם פיזור חום גרוע. כמסלול פיזור חום לרכיבים המייצרים חום גבוה, בקושי ניתן לצפות שה-PCB עצמו יוביל חום מהשרף של ה-PCB, אלא יפזר חום מפני השטח של הרכיב לאוויר שמסביב. עם זאת, מכיוון שמוצרים אלקטרוניים נכנסו לעידן של מזעור רכיבים, התקנה בצפיפות גבוהה והרכבה בחום גבוה, אין די להסתמך על פני השטח של רכיבים בעלי שטח פנים קטן מאוד כדי לפזר חום. יחד עם זאת, עקב השימוש הרב ברכיבים צמודי משטח כמו QFP ו-BGA, החום שנוצר מהרכיבים מועבר ללוח ה-PCB בכמויות גדולות. לכן, הדרך הטובה ביותר לפתור את פיזור החום היא לשפר את יכולת פיזור החום של ה-PCB עצמו במגע ישיר עם גוף החימום. התנהלות או פולטת.

3. לאמץ עיצוב ניתוב סביר כדי להשיג פיזור חום
מכיוון שהמוליכות התרמית של השרף ביריעה ירודה, וקווי והחורים בנייר הנחושת הם מוליכים טובים של חום, שיפור קצב שאריות רדיד הנחושת והגדלת חורי ההולכה התרמית הם האמצעים העיקריים לפיזור החום.
כדי להעריך את יכולת פיזור החום של ה-PCB, יש צורך לחשב את המוליכות התרמית המקבילה (תשעה אקוו) של החומר המרוכב המורכב מחומרים שונים בעלי מקדמי מוליכות תרמית שונים - המצע המבודד ל-PCB.

4. עבור ציוד המשתמש בקירור אוויר בהסעה חופשית, עדיף לסדר את המעגלים המשולבים (או התקנים אחרים) אנכית או אופקית.

5. יש לסדר מכשירים על אותו לוח מודפס לפי ייצור החום שלהם ופיזור החום ככל האפשר. מכשירים עם ייצור חום קטן או עמידות בחום ירודה (כגון טרנזיסטורי אות קטנים, מעגלים משולבים בקנה מידה קטן, קבלים אלקטרוליטיים וכו') ממוקמים בזרם העליון של זרימת האוויר הקירור (בכניסה), מכשירים עם ייצור חום גדול או עמידות בחום טובה (כגון טרנזיסטורי כוח, מעגלים משולבים בקנה מידה גדול וכו') ממוקמים במורד הזרם של זרימת האוויר הקירור.

6. בכיוון האופקי, יש למקם את המכשירים בעלי הספק גבוה קרוב ככל האפשר לקצה הלוח המודפס כדי לקצר את נתיב העברת החום; בכיוון האנכי, יש למקם את המכשירים בעלי ההספק הגבוה קרוב ככל האפשר לחלק העליון של הלוח המודפס כדי להפחית את הטמפרטורה של התקנים אלה בעת עבודה על מכשירים אחרים Impact.

7. את המכשיר הרגיש לטמפרטורה עדיף למקם באזור עם הטמפרטורה הנמוכה ביותר (כגון תחתית המכשיר). לעולם אל תניח אותו ישירות מעל המכשיר המחולל חום. התקנים מרובים ממוקמים עדיף במישור האופקי.

8. פיזור החום של הלוח המודפס בציוד תלוי בעיקר בזרימת האוויר, ולכן יש ללמוד את נתיב זרימת האוויר בתכנון, ולהגדיר את המכשיר או המעגל המודפס בצורה סבירה. כאשר האוויר זורם, הוא תמיד נוטה לזרום היכן שההתנגדות קטנה, ולכן בעת ​​הגדרת התקנים על המעגל המודפס, יש צורך להימנע מהשארת חלל אוויר גדול באזור מסוים. גם התצורה של מספר מעגלים מודפסים בכל המכונה צריכה לשים לב לאותה בעיה.

9. הימנע מריכוז של נקודות חמות על ה-PCB, חלק את הכוח באופן שווה על ה-PCB ככל האפשר, ושמור על ביצועי הטמפרטורה של משטח ה-PCB אחידים ועקביים. לעתים קרובות קשה להשיג חלוקה אחידה קפדנית בתהליך התכנון, אך יש צורך להימנע מאזורים בעלי צפיפות הספק גבוהה מדי כדי להימנע מנקודות חמות המשפיעות על הפעולה הרגילה של המעגל כולו. אם התנאים מאפשרים, יש צורך בניתוח יעילות תרמית של מעגלים מודפסים. לדוגמה, מודולי תוכנה לניתוח אינדקס יעילות תרמית שנוספו בחלק מתוכנות עיצוב PCB מקצועיות יכולים לעזור למעצבים לייעל את עיצוב המעגלים.