Ciepło wytwarzane przez sprzęt elektroniczny podczas pracy powoduje, że temperatura wewnętrzna sprzętu gwałtownie wzrasta. Jeśli ciepło nie zostanie rozproszone w czasie, sprzęt będzie nadal się nagrzewać, urządzenie zawiedzie z powodu przegrzania, a niezawodność sprzętu elektronicznego spadnie. Dlatego bardzo ważne jest rozproszenie ciepła na płytkę drukowaną.
Analiza czynnikowa wzrostu temperatury drukowanej płyty drukowanej
Bezpośrednia przyczyna wzrostu temperatury drukowanej płyty wynika z obecności urządzeń zużycia energii obwodu, a urządzenia elektroniczne mają zużycie energii w różnym stopniu, a intensywność ciepła zmienia się wraz z zużyciem energii.
Dwa zjawiska wzrostu temperatury w płytkach drukowanych:
(1) lokalny wzrost temperatury lub wzrost temperatury dużej powierzchni;
(2) Krótkoterminowy wzrost temperatury lub długoterminowy wzrost temperatury.
Analizując zużycie energii termicznej PCB, ogólnie z następujących aspektów.
Zużycie energii elektrycznej
(1) przeanalizować zużycie energii na jednostkę powierzchni;
(2) Przeanalizuj rozkład zużycia energii na płytce drukowanej PCB.
2. Struktura drukowanej płyty
(1) rozmiar drukowanej płyty;
(2) Materiał drukowanej płyty.
3. Metoda instalacji drukowanej płyty
(1) metoda instalacji (taka jak instalacja pionowa i instalacja pozioma);
(2) Warunek uszczelnienia i odległość od obudowy.
4. Promieniowanie termiczne
(1) emisyjność drukowanej powierzchni płyty;
(2) różnica temperatur między drukowaną płytą a sąsiednią powierzchnią i ich temperaturą bezwzględną;
5. Przewodnictwo cieplne
(1) zainstaluj chłodnicy;
(2) przewodzenie innych części strukturalnych instalacji.
6. Konwekcja termiczna
(1) naturalna konwekcja;
(2) Wymuszona konwekcja chłodzenia.
Analiza powyższych czynników z PCB jest skutecznym sposobem rozwiązania wzrostu temperatury drukowanej płyty. Czynniki te są często powiązane i zależne w produkcie i systemie. Większość czynników powinna być analizowana zgodnie z rzeczywistą sytuacją, tylko w przypadku konkretnej faktycznej sytuacji. Tylko w tej sytuacji można poprawnie obliczyć parametry wzrostu temperatury i zużycia energii.
Metoda chłodzenia płytki drukowanej
1. Urządzenie o wysokim generacji ciepła plus radiator i płyta przewodnictwa ciepła
Gdy kilka urządzeń w PCB generuje dużą ilość ciepła (mniej niż 3), do urządzenia generującego ciepło można dodać radiałkód lub rurę cieplną. Gdy temperatury nie można obniżyć, można zastosować radiator z wentylatorem w celu zwiększenia efektu rozpraszania ciepła. Gdy istnieje więcej urządzeń grzewczych (więcej niż 3), można zastosować dużą pokrycie rozpraszania ciepła (płyta). Jest to specjalny chłodnica dostosowana zgodnie z pozycją i wysokością urządzenia grzewczego na płycie PCB lub w dużym płaskim chłodnicy wycinając wysokość różnych komponentów. Zapinaj pokrycie rozpraszania ciepła do powierzchni komponentu i skontaktuj się z każdym komponentem, aby rozproszyć ciepło. Jednak ze względu na słabą spójność składników podczas montażu i spawania efekt rozpraszania ciepła nie jest dobry. Zwykle na powierzchni komponentu dodaje się miękką podkładkę termiczną fazy termicznej, aby poprawić efekt rozpraszania ciepła.
2. Rozpraszanie ciepła przez samą płytkę PCB
Obecnie szeroko stosowane płytki PCB to podłoża szklane szklane/epoksydowe szklane lub podłoża szklane żywicy fenolowej, a także niewielka ilość papierowych płytek miedzianych. Chociaż te substraty mają doskonałą wydajność elektryczną i przetwarzanie, mają słabe rozpraszanie ciepła. Jako trasa rozpraszania ciepła dla komponentów generujących ciepło, sama płytka PCB nie można oczekiwać, że ciepło z żywicy PCB, ale rozprasza ciepło z powierzchni komponentu do otaczającego powietrza. Jednak ponieważ produkty elektroniczne weszły do epoki miniaturyzacji komponentów, instalacji o wysokiej gęstości i zespole o wysokim ogrzewaniu, nie wystarczy polegać na powierzchni komponentów o bardzo małej powierzchni, aby rozproszyć ciepło. Jednocześnie, ze względu na intensywne zastosowanie składników montowanych na powierzchni, takich jak QFP i BGA, ciepło wytwarzane przez komponenty jest przenoszone na płytę PCB w dużych ilościach. Dlatego najlepszym sposobem rozwiązania rozproszenia ciepła jest poprawa zdolności rozpraszania ciepła samego PCB w bezpośrednim kontakcie z elementem grzewczym. Postępować lub emitować.
3. Przyjmij rozsądny projekt routingu, aby osiągnąć rozpraszanie ciepła
Ponieważ przewodność termiczna żywicy w arkuszu jest słaba, a linie i otwory folii miedzianej są dobrymi przewodnikami ciepła, poprawa szybkości resztkowej folii miedzi i zwiększenie otworów przewodzenia termicznego są głównym sposobem rozpraszania ciepła.
Aby ocenić pojemność rozpraszania ciepła PCB, konieczne jest obliczenie równoważnej przewodności cieplnej (dziewięć EQ) materiału kompozytowego złożonego z różnych materiałów o różnych współczynnikach przewodności cieplnej - podłoża izolacyjnego na PCB.
4. W przypadku sprzętu, który korzysta z bezpłatnego chłodzenia powietrza konwekcyjnego, najlepiej ustawić zintegrowane obwody (lub inne urządzenia) w pionie lub poziomie.
5. Urządzenia na tej samej drukowanej płycie powinny być ułożone zgodnie z ich wytwarzaniem ciepła i rozpraszania ciepła w jak największym stopniu. Urządzenia o małym wytwarzaniu ciepła lub słabej odporności na ciepło (takie jak małe tranzystory sygnałowe, małe zintegrowane obwody, kondensatory elektrolityczne itp.) Są umieszczane w najwyższym strumieniu przepływu powietrza chłodzącego (przy wejściu), urządzenia o dużym wytwarzaniu ciepła lub dobra odporność na ciepło (takie jak tranzystory mocy, duże układy zintegrowane itp.) Są umieszczone w przypadku najbardziej w dół.
6. W kierunku poziomym urządzenia o dużej mocy powinny być umieszczone jak najbliżej krawędzi drukowanej płyty, aby skrócić ścieżkę przenoszenia ciepła; W kierunku pionowym urządzenia o dużej mocy powinny być umieszczone jak najbliżej górnej części drukowanej płyty, aby zmniejszyć temperaturę tych urządzeń podczas pracy nad innymi urządzeniami.
7. Urządzenie wrażliwe na temperaturę najlepiej umieszcza się w obszarze o najniższej temperaturze (takiej jak dno urządzenia). Nigdy nie umieszczaj go bezpośrednio nad urządzeniem generującym ciepło. Wiele urządzeń jest najlepiej rozłożonych na płaszczyźnie poziomej.
8. Rozpraszanie ciepła na drukowanej płycie w urządzeniu zależy głównie od przepływu powietrza, więc ścieżka przepływu powietrza powinna być badana w konstrukcji, a urządzenie lub drukowana płyta obwodowa powinna być rozsądnie skonfigurowana. Kiedy powietrze płynie, zawsze płynie ono tam, gdzie opór jest niewielki, więc podczas konfigurowania urządzeń na drukowanej płycie drukowanej należy unikać pozostawienia dużej przestrzeni powietrznej na określonym obszarze. Konfiguracja wielu płyt drukowanych w całej maszynie powinna również zwrócić uwagę na ten sam problem.
9. Unikaj stężenia gorących punktów na PCB, równomiernie rozkładaj moc na PCB tak bardzo, jak to możliwe i zachowaj wydajność temperatury w mundurze powierzchniowym PCB i spójna. Często trudno jest osiągnąć ścisły jednolity rozkład w procesie projektowania, ale konieczne jest unikanie obszarów o zbyt dużej gęstości mocy, aby uniknąć gorących punktów, które wpływają na normalne działanie całego obwodu. Jeśli warunki na to pozwalają, konieczna jest analiza wydajności termicznej drukowanych obwodów. Na przykład moduły oprogramowania do analizy indeksu wydajności termicznej dodane w pewnym profesjonalnym oprogramowaniu do projektowania PCB mogą pomóc projektantom optymalizować projektowanie obwodów.