สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จะมีการสร้างความร้อนจำนวนหนึ่งขึ้นระหว่างการทำงาน เพื่อให้อุณหภูมิภายในของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว หากความร้อนไม่กระจายไปทันเวลา อุปกรณ์จะยังคงร้อนขึ้นต่อไป และอุปกรณ์จะล้มเหลวเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ประสิทธิภาพจะลดลง

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องดำเนินการกระจายความร้อนที่ดีบนแผงวงจร การกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB เป็นส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญมาก ดังนั้นเทคนิคการกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB คืออะไร เราจะมาพูดคุยกันด้านล่าง

01
การกระจายความร้อนผ่านบอร์ด PCB เอง บอร์ด PCB ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือพื้นผิวผ้าแก้วเคลือบทองแดง/อีพ็อกซี่ หรือพื้นผิวผ้าแก้วฟีนอลิกเรซิน และใช้บอร์ดทองแดงหุ้มกระดาษจำนวนเล็กน้อย

แม้ว่าพื้นผิวเหล่านี้จะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและคุณสมบัติการประมวลผลที่ดีเยี่ยม แต่ก็มีการกระจายความร้อนได้ไม่ดี เนื่องจากเป็นวิธีการกระจายความร้อนสำหรับส่วนประกอบที่มีความร้อนสูง แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะคาดหวังความร้อนจากเรซินของ PCB เองเพื่อนำความร้อน แต่จะกระจายความร้อนจากพื้นผิวของส่วนประกอบไปยังอากาศโดยรอบ

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้เข้าสู่ยุคของการย่อขนาดส่วนประกอบ การติดตั้งที่มีความหนาแน่นสูงและการประกอบที่มีความร้อนสูง การพึ่งพาพื้นผิวของส่วนประกอบที่มีพื้นที่ผิวน้อยมากในการกระจายความร้อนจึงไม่เพียงพอ

ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากมีการใช้ส่วนประกอบยึดพื้นผิวอย่าง QFP และ BGA อย่างกว้างขวาง ความร้อนจำนวนมากที่เกิดจากส่วนประกอบจึงถูกถ่ายโอนไปยังบอร์ด PCB ดังนั้นวิธีที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหาการกระจายความร้อนคือการปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อนของ PCB เองซึ่งสัมผัสโดยตรงกับองค์ประกอบความร้อนผ่านบอร์ด PCB ดำเนินการหรือฉายรังสี

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องดำเนินการกระจายความร้อนที่ดีบนแผงวงจร การกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB เป็นส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญมาก ดังนั้นเทคนิคการกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB คืออะไร เราจะมาพูดคุยกันด้านล่าง

01
การกระจายความร้อนผ่านบอร์ด PCB เอง บอร์ด PCB ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือพื้นผิวผ้าแก้วเคลือบทองแดง/อีพ็อกซี่ หรือพื้นผิวผ้าแก้วฟีนอลิกเรซิน และใช้บอร์ดทองแดงหุ้มกระดาษจำนวนเล็กน้อย

แม้ว่าพื้นผิวเหล่านี้จะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและคุณสมบัติการประมวลผลที่ดีเยี่ยม แต่ก็มีการกระจายความร้อนได้ไม่ดี เนื่องจากเป็นวิธีการกระจายความร้อนสำหรับส่วนประกอบที่มีความร้อนสูง แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะคาดหวังความร้อนจากเรซินของ PCB เองเพื่อนำความร้อน แต่จะกระจายความร้อนจากพื้นผิวของส่วนประกอบไปยังอากาศโดยรอบ

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้เข้าสู่ยุคของการย่อขนาดส่วนประกอบ การติดตั้งที่มีความหนาแน่นสูงและการประกอบที่มีความร้อนสูง การพึ่งพาพื้นผิวของส่วนประกอบที่มีพื้นที่ผิวน้อยมากในการกระจายความร้อนจึงไม่เพียงพอ

ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากมีการใช้ส่วนประกอบยึดพื้นผิวอย่าง QFP และ BGA อย่างกว้างขวาง ความร้อนจำนวนมากที่เกิดจากส่วนประกอบจึงถูกถ่ายโอนไปยังบอร์ด PCB ดังนั้นวิธีที่ดีที่สุดในการแก้ปัญหาการกระจายความร้อนคือการปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อนของ PCB เองซึ่งสัมผัสโดยตรงกับองค์ประกอบความร้อนผ่านบอร์ด PCB ดำเนินการหรือฉายรังสี

เมื่ออากาศไหล มักจะไหลในสถานที่ที่มีความต้านทานต่ำเสมอ ดังนั้นเมื่อกำหนดค่าอุปกรณ์บนแผงวงจรพิมพ์ ให้หลีกเลี่ยงการทิ้งน่านฟ้าขนาดใหญ่ไว้ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง การกำหนดค่าแผงวงจรพิมพ์หลายแผ่นในเครื่องทั้งหมดควรคำนึงถึงปัญหาเดียวกันด้วย

อุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมิควรวางไว้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำสุด (เช่น ด้านล่างของอุปกรณ์) ห้ามวางไว้เหนืออุปกรณ์ทำความร้อนโดยตรง ทางที่ดีควรวางอุปกรณ์หลายเครื่องไว้ในระนาบแนวนอน

วางอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานและสร้างความร้อนสูงสุดใกล้กับตำแหน่งที่ดีที่สุดในการกระจายความร้อน อย่าวางอุปกรณ์ให้ความร้อนสูงไว้ที่มุมและขอบด้านนอกของบอร์ดที่พิมพ์ เว้นแต่จะมีตัวระบายความร้อนอยู่ใกล้ๆ

เมื่อออกแบบตัวต้านทานกำลัง ให้เลือกอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นให้มากที่สุด และจัดให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการกระจายความร้อนเมื่อทำการปรับเค้าโครงของบอร์ดที่พิมพ์

ส่วนประกอบที่สร้างความร้อนสูงพร้อมหม้อน้ำและแผ่นนำความร้อน เมื่อส่วนประกอบจำนวนเล็กน้อยใน PCB สร้างความร้อนจำนวนมาก (น้อยกว่า 3) คุณสามารถเพิ่มตัวระบายความร้อนหรือท่อความร้อนลงในส่วนประกอบที่สร้างความร้อนได้ เมื่อไม่สามารถลดอุณหภูมิลงได้ก็สามารถใช้หม้อน้ำพร้อมพัดลมเพื่อเพิ่มผลการกระจายความร้อน

เมื่อจำนวนอุปกรณ์ทำความร้อนมีขนาดใหญ่ (มากกว่า 3) สามารถใช้ฝาครอบกระจายความร้อนขนาดใหญ่ (บอร์ด) ซึ่งเป็นแผงระบายความร้อนพิเศษที่ปรับแต่งตามตำแหน่งและความสูงของอุปกรณ์ทำความร้อนบน PCB หรือแบนขนาดใหญ่ แผ่นระบายความร้อน ตัดตำแหน่งความสูงของส่วนประกอบต่างๆ ออก ฝาครอบกระจายความร้อนถูกโค้งงอบนพื้นผิวของส่วนประกอบ และจะสัมผัสกับส่วนประกอบแต่ละชิ้นเพื่อกระจายความร้อน

อย่างไรก็ตาม ผลการกระจายความร้อนไม่ดีเนื่องจากความสูงไม่สม่ำเสมอระหว่างการประกอบและการเชื่อมส่วนประกอบ โดยปกติแล้ว แผ่นระบายความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสความร้อนแบบอ่อนจะถูกเพิ่มลงบนพื้นผิวของส่วนประกอบเพื่อปรับปรุงผลการกระจายความร้อน

03
สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศหมุนเวียนแบบอิสระ วิธีที่ดีที่สุดคือจัดเรียงวงจรรวม (หรืออุปกรณ์อื่นๆ) ในแนวตั้งหรือแนวนอน

04
ใช้การออกแบบสายไฟที่เหมาะสมเพื่อให้ทราบถึงการกระจายความร้อน เนื่องจากเรซินในแผ่นมีค่าการนำความร้อนต่ำ และเส้นและรูฟอยล์ทองแดงเป็นตัวนำความร้อนที่ดี การเพิ่มอัตราฟอยล์ทองแดงที่เหลือและการเพิ่มรูการนำความร้อนเป็นวิธีหลักในการกระจายความร้อน ในการประเมินความสามารถในการกระจายความร้อนของ PCB จำเป็นต้องคำนวณค่าการนำความร้อนที่เท่ากัน (เก้า eq) ของวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยวัสดุต่างๆ ที่มีค่าการนำความร้อนต่างกัน ซึ่งก็คือสารตั้งต้นที่เป็นฉนวนสำหรับ PCB

ควรจัดเรียงส่วนประกอบบนกระดานพิมพ์เดียวกันให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ตามค่าความร้อนและระดับการกระจายความร้อน ควรวางอุปกรณ์ที่มีค่าความร้อนต่ำหรือทนความร้อนต่ำ (เช่น ทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็ก วงจรรวมขนาดเล็ก ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ฯลฯ) ในช่องระบายความร้อน การไหลบนสุด (ที่ทางเข้า) อุปกรณ์ที่มีความร้อนสูงหรือทนความร้อน (เช่น ทรานซิสเตอร์กำลัง วงจรรวมขนาดใหญ่ ฯลฯ) จะถูกวางไว้ที่ปลายน้ำที่สุดของการไหลเวียนของอากาศทำความเย็น

06
ในแนวนอน อุปกรณ์กำลังสูงจะถูกจัดเรียงให้ใกล้กับขอบของบอร์ดที่พิมพ์มากที่สุดเพื่อลดเส้นทางการถ่ายเทความร้อน ในแนวตั้ง อุปกรณ์กำลังสูงจะถูกจัดเรียงให้ใกล้กับด้านบนของบอร์ดพิมพ์มากที่สุด เพื่อลดอิทธิพลของอุปกรณ์เหล่านี้ที่มีต่ออุณหภูมิของอุปกรณ์อื่น ๆ -

07
การกระจายความร้อนของบอร์ดพิมพ์ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการไหลของอากาศ ดังนั้นควรศึกษาเส้นทางการไหลของอากาศในระหว่างการออกแบบ และอุปกรณ์หรือแผงวงจรพิมพ์ควรได้รับการกำหนดค่าอย่างสมเหตุสมผล

เมื่ออากาศไหล มักจะไหลในสถานที่ที่มีความต้านทานต่ำเสมอ ดังนั้นเมื่อกำหนดค่าอุปกรณ์บนแผงวงจรพิมพ์ ให้หลีกเลี่ยงการทิ้งน่านฟ้าขนาดใหญ่ไว้ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง

การกำหนดค่าแผงวงจรพิมพ์หลายแผ่นในเครื่องทั้งหมดควรคำนึงถึงปัญหาเดียวกันด้วย

08
อุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมิควรวางไว้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำสุด (เช่น ด้านล่างของอุปกรณ์) ห้ามวางไว้เหนืออุปกรณ์ทำความร้อนโดยตรง วิธีที่ดีที่สุดคือวางอุปกรณ์หลายชิ้นบนระนาบแนวนอน

09
วางอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานและสร้างความร้อนสูงสุดใกล้กับตำแหน่งที่ดีที่สุดในการกระจายความร้อน อย่าวางอุปกรณ์ให้ความร้อนสูงไว้ที่มุมและขอบด้านนอกของบอร์ดที่พิมพ์ เว้นแต่จะมีตัวระบายความร้อนอยู่ใกล้ๆ เมื่อออกแบบตัวต้านทานกำลัง ให้เลือกอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นให้มากที่สุด และจัดให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการกระจายความร้อนเมื่อทำการปรับเค้าโครงของบอร์ดที่พิมพ์