Căldura generată de echipamentele electronice în timpul funcționării face ca temperatura internă a echipamentului să crească rapid. Dacă căldura nu este disipată la timp, echipamentul va continua să se încălzească, dispozitivul va eșua din cauza supraîncălzirii și fiabilitatea echipamentului electronic va scădea. Prin urmare, este foarte important să disipați căldura către placa de circuit.

Analiza factorială a creșterii temperaturii plăcii de circuit imprimat

Cauza directă a creșterii temperaturii plăcii imprimate se datorează prezenței dispozitivelor de consum de energie în circuit, iar dispozitivele electronice au consum de energie în grade diferite, iar intensitatea căldurii se modifică odată cu consumul de energie.

Două fenomene de creștere a temperaturii în plăcile imprimate:
(1) Creșterea locală a temperaturii sau creșterea temperaturii pe suprafețe mari;
(2) Creșterea temperaturii pe termen scurt sau creșterea temperaturii pe termen lung.

Când se analizează consumul de energie termică PCB, în general din următoarele aspecte.

Consumul de energie electrică
(1) Analizați consumul de energie pe unitate de suprafață;
(2) Analizați distribuția consumului de energie pe placa de circuite PCB.

2. Structura plăcii imprimate
(1) Dimensiunea tablei imprimate;
(2) Materialul cartonului imprimat.

3. Metoda de instalare a plăcii imprimate
(1) Metoda de instalare (cum ar fi instalarea verticală și instalarea orizontală);
(2) Starea de etanșare și distanța față de carcasă.

4. Radiația termică
(1) Emisivitatea suprafeței plăcii imprimate;
(2) Diferența de temperatură dintre placa imprimată și suprafața adiacentă și temperatura absolută a acestora;

5. Conducerea căldurii
(1) Instalați radiatorul;
(2) Conducerea altor părți structurale ale instalației.

6. Convecție termică
(1) Convecție naturală;
(2) Convecție cu răcire forțată.

Analiza factorilor de mai sus de la PCB este o modalitate eficientă de a rezolva creșterea temperaturii plăcii imprimate. Acești factori sunt adesea legați și dependenți într-un produs și sistem. Majoritatea factorilor ar trebui analizați în funcție de situația reală, doar pentru o anumită situație reală. Doar în această situație se pot calcula sau estima corect parametrii de creștere a temperaturii și consumul de energie.

Metoda de răcire a plăcii de circuit

1. Dispozitiv generator de căldură ridicat plus radiator și placă de conducție a căldurii
Când câteva dispozitive din PCB generează o cantitate mare de căldură (mai puțin de 3), un radiator sau conductă de căldură poate fi adăugată la dispozitivul generator de căldură. Când temperatura nu poate fi scăzută, se poate folosi un radiator cu ventilator pentru a spori efectul de disipare a căldurii. Când există mai multe dispozitive de încălzire (mai mult de 3), se poate folosi un capac mare de disipare a căldurii (placă). Este un radiator special personalizat în funcție de poziția și înălțimea dispozitivului de încălzire pe placa PCB sau într-un radiator plat mare Decupați înălțimea diferitelor componente. Fixați capacul de disipare a căldurii pe suprafața componentei și contactați fiecare componentă pentru a disipa căldura. Cu toate acestea, din cauza consistenței slabe a componentelor în timpul asamblării și sudării, efectul de disipare a căldurii nu este bun. De obicei, pe suprafața componentei se adaugă un tampon termic moale cu schimbare de fază termică pentru a îmbunătăți efectul de disipare a căldurii.

2. Disiparea căldurii prin placa PCB în sine
În prezent, plăcile PCB utilizate pe scară largă sunt substraturi din pânză de sticlă cu cupru/epoxi sau substraturi din pânză de sticlă cu rășină fenolică și se utilizează o cantitate mică de plăci placate cu cupru pe bază de hârtie. Deși aceste substraturi au performanțe electrice și performanțe de procesare excelente, au o disipare slabă a căldurii. Ca cale de disipare a căldurii pentru componentele generatoare de căldură ridicată, PCB-ul în sine nu poate fi de așteptat să conducă căldura din rășina PCB-ului, ci să disipeze căldura de la suprafața componentei în aerul din jur. Cu toate acestea, deoarece produsele electronice au intrat în era miniaturizării componentelor, instalării de înaltă densitate și asamblarii cu căldură ridicată, nu este suficient să se bazeze pe suprafața componentelor cu o suprafață foarte mică pentru a disipa căldura. În același timp, datorită utilizării intense a componentelor montate pe suprafață, cum ar fi QFP și BGA, căldura generată de componente este transferată pe placa PCB în cantități mari. Prin urmare, cel mai bun mod de a rezolva disiparea căldurii este de a îmbunătăți capacitatea de disipare a căldurii a PCB-ului însuși în contact direct cu elementul de încălzire. Conduce sau emit.

3. Adoptați un design rezonabil de rutare pentru a obține disiparea căldurii
Deoarece conductivitatea termică a rășinii din foaie este slabă, iar liniile și orificiile foliei de cupru sunt bune conductoare de căldură, îmbunătățirea ratei reziduale a foliei de cupru și creșterea orificiilor de conducție termică sunt principalele mijloace de disipare a căldurii.
Pentru a evalua capacitatea de disipare a căldurii a PCB, este necesar să se calculeze conductivitatea termică echivalentă (nouă echiv.) a materialului compozit compus din diferite materiale cu coeficienți de conductivitate termică diferiți - substratul izolator pentru PCB.

4. Pentru echipamentele care utilizează răcirea cu aer prin convecție liberă, cel mai bine este să aranjați circuitele integrate (sau alte dispozitive) vertical sau orizontal.

5. Dispozitivele de pe aceeași placă imprimată trebuie aranjate în funcție de generarea și disiparea căldurii pe cât posibil. Dispozitivele cu generare mică de căldură sau cu rezistență scăzută la căldură (cum ar fi tranzistoare de semnal mic, circuite integrate la scară mică, condensatoare electrolitice etc.) sunt plasate în fluxul cel mai sus al fluxului de aer de răcire (la intrare), dispozitive cu generare mare de căldură sau rezistență bună la căldură (cum ar fi tranzistoarele de putere, circuitele integrate la scară largă etc.) sunt plasate cel mai în aval de fluxul de aer de răcire.

6. În direcția orizontală, dispozitivele de mare putere trebuie plasate cât mai aproape de marginea plăcii imprimate pentru a scurta calea de transfer de căldură; în direcția verticală, dispozitivele de mare putere trebuie plasate cât mai aproape de partea superioară a plăcii imprimate pentru a reduce temperatura acestor dispozitive atunci când se lucrează la alte dispozitive Impact.

7. Dispozitivul sensibil la temperatură este cel mai bine plasat în zona cu cea mai scăzută temperatură (cum ar fi partea inferioară a dispozitivului). Nu îl așezați niciodată direct deasupra dispozitivului care generează căldură. Dispozitivele multiple sunt de preferință eșalonate pe plan orizontal.

8. Disiparea căldurii plăcii imprimate în echipament depinde în principal de fluxul de aer, astfel încât calea fluxului de aer ar trebui studiată în proiectare, iar dispozitivul sau placa de circuit imprimat ar trebui configurate în mod rezonabil. Atunci când aerul curge, acesta tinde întotdeauna să curgă acolo unde rezistența este mică, așa că la configurarea dispozitivelor pe placa de circuit imprimat, este necesar să se evite lăsarea unui spațiu mare de aer într-o anumită zonă. Configurația mai multor plăci de circuite imprimate în întreaga mașină ar trebui să acorde, de asemenea, atenție aceleiași probleme.

9. Evitați concentrarea punctelor fierbinți pe PCB, distribuiți puterea uniform pe PCB cât mai mult posibil și mențineți performanța temperaturii suprafeței PCB uniformă și consistentă. Este adesea dificil să se obțină o distribuție uniformă strictă în procesul de proiectare, dar este necesar să se evite zonele cu densitate de putere prea mare pentru a evita punctele fierbinți care afectează funcționarea normală a întregului circuit. Dacă condițiile permit, este necesară analiza eficienței termice a circuitelor imprimate. De exemplu, modulele software de analiză a indicelui de eficiență termică adăugate în unele software profesionale de proiectare PCB pot ajuta proiectanții să optimizeze proiectarea circuitelor.