Elektronik ekipmanların çalışması sırasında oluşan ısı, ekipmanların iç sıcaklığının hızla yükselmesine neden olur. Isı zamanında dağılmazsa ekipman ısınmaya devam edecek, aşırı ısınma nedeniyle cihaz arızalanacak ve elektronik ekipmanın güvenilirliği azalacaktır. Bu nedenle ısının devre kartına dağıtılması çok önemlidir.

Baskılı Devre Kartının Sıcaklık Artışının Faktör Analizi

Baskılı kartın sıcaklık artışının doğrudan nedeni, devrede güç tüketen cihazların bulunmasından kaynaklanmaktadır ve elektronik cihazların değişen derecelerde güç tüketimi vardır ve güç tüketimiyle birlikte ısı yoğunluğu da değişir.

Baskılı kartlarda iki sıcaklık artışı olgusu:
(1) Yerel sıcaklık artışı veya geniş alan sıcaklığı artışı;
(2) Kısa süreli sıcaklık artışı veya uzun süreli sıcaklık artışı.

PCB termal güç tüketimini genel olarak aşağıdaki yönlerden analiz ederken.

Elektrik gücü tüketimi
(1) Birim alan başına güç tüketimini analiz edin;
(2) PCB devre kartındaki güç tüketiminin dağılımını analiz edin.

2. Baskılı panonun yapısı
(1) Baskılı panonun boyutu;
(2) Baskılı panonun malzemesi.

3. Baskılı panonun kurulum yöntemi
(1) Kurulum yöntemi (dikey kurulum ve yatay kurulum gibi);
(2) Sızdırmazlık durumu ve mahfazaya olan mesafe.

4. Termal radyasyon
(1) Baskılı kart yüzeyinin emisyonu;
(2) Baskılı pano ile bitişik yüzey arasındaki sıcaklık farkı ve bunların mutlak sıcaklığı;

5. Isı iletimi
(1) Radyatörü takın;
(2) Tesisatın diğer yapısal parçalarının yapımı.

6. Termal konveksiyon
(1) Doğal taşınım;
(2) Zorlamalı soğutma konveksiyonu.

Yukarıdaki faktörlerin PCB'den analizi, baskılı devre kartının sıcaklık artışını çözmenin etkili bir yoludur. Bu faktörler genellikle bir ürün ve sistemle ilişkilidir ve bağımlıdır. Çoğu faktör, yalnızca belirli bir fiili durum için, fiili duruma göre analiz edilmelidir. Ancak bu durumda sıcaklık artışı ve güç tüketimi parametreleri doğru şekilde hesaplanabilir veya tahmin edilebilir.

Devre kartı soğutma yöntemi

1. Yüksek ısı üreten cihaz artı ısı emici ve ısı iletim plakası
PCB'deki birkaç cihaz büyük miktarda ısı ürettiğinde (3'ten az), ısı üreten cihaza bir soğutucu veya ısı borusu eklenebilir. Sıcaklık düşürülemediğinde, ısı dağıtım etkisini arttırmak için fanlı bir ısı emici kullanılabilir. Daha fazla ısıtma cihazı olduğunda (3'ten fazla), büyük bir ısı dağıtma kapağı (kart) kullanılabilir. Isıtma cihazının PCB kartı üzerindeki veya büyük düz radyatördeki konumu ve yüksekliğine göre özelleştirilmiş özel bir radyatördür. Farklı bileşenlerin yüksekliğini keser. Isı dağıtım kapağını bileşen yüzeyine sabitleyin ve ısıyı dağıtmak için her bileşene temas edin. Ancak montaj ve kaynaklama sırasında bileşenlerin tutarlılığının zayıf olması nedeniyle ısı dağıtma etkisi iyi değildir. Isı dağıtma etkisini iyileştirmek için genellikle bileşen yüzeyine yumuşak bir termal faz değişimli termal ped eklenir.

2. PCB kartının kendisinden ısı dağılımı
Şu anda yaygın olarak kullanılan PCB plakaları, bakır kaplı/epoksi cam kumaş substratlar veya fenolik reçine cam kumaş substratlardır ve az miktarda kağıt bazlı bakır kaplı plakalar kullanılmaktadır. Bu alt tabakalar mükemmel elektriksel performansa ve işleme performansına sahip olmalarına rağmen, zayıf ısı yayılımına sahiptirler. Yüksek ısı üreten bileşenler için bir ısı dağıtım yolu olarak PCB'nin kendisinin PCB reçinesinden ısı iletmesi ancak ısıyı bileşenin yüzeyinden çevredeki havaya dağıtması beklenemez. Ancak elektronik ürünler bileşenlerin minyatürleştirilmesi, yüksek yoğunluklu kurulum ve yüksek ısılı montaj çağına girdiğinden, ısıyı dağıtmak için çok küçük yüzey alanına sahip bileşenlerin yüzeyine güvenmek yeterli değildir. Aynı zamanda QFP ve BGA gibi yüzeye monte bileşenlerin yoğun kullanımı nedeniyle bileşenlerin ürettiği ısı büyük miktarlarda PCB kartına aktarılır. Bu nedenle, ısı dağılımını çözmenin en iyi yolu, PCB'nin ısıtma elemanıyla doğrudan temas halindeki ısı yayma kapasitesini arttırmaktır. Yürütün veya yayın.

3. Isı dağılımını sağlamak için makul yönlendirme tasarımını benimseyin
Levhadaki reçinenin termal iletkenliği zayıf olduğundan ve bakır folyo hatları ve delikleri iyi ısı iletkenleri olduğundan, bakır folyo kalıntı oranının iyileştirilmesi ve termal iletim deliklerinin arttırılması, ısı dağıtımının ana yoludur.
PCB'nin ısı dağıtma kapasitesini değerlendirmek için, farklı termal iletkenlik katsayılarına sahip çeşitli malzemelerden oluşan kompozit malzemenin (PCB için yalıtım alt katmanı) eşdeğer termal iletkenliğini (dokuz eşdeğer) hesaplamak gerekir.

4. Serbest konveksiyon hava soğutması kullanan ekipmanlar için entegre devreleri (veya diğer cihazları) dikey veya yatay olarak düzenlemek en iyisidir.

5. Aynı baskılı devre kartı üzerindeki cihazlar mümkün olduğunca ısı üretim ve ısı yayılımlarına göre düzenlenmelidir. Küçük ısı üretimine sahip veya zayıf ısı direncine sahip cihazlar (küçük sinyal transistörleri, küçük ölçekli entegre devreler, elektrolitik kapasitörler vb.) Soğutma hava akışının en üst akışına (girişte), büyük ısı üretimine sahip cihazlar veya iyi ısı direnci (güç transistörleri, büyük ölçekli entegre devreler vb. gibi) soğutma hava akışının en aşağı kısmına yerleştirilir.

6. Yatay yönde, yüksek güçlü cihazlar, ısı transfer yolunu kısaltmak için baskılı kartın kenarına mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir; dikey yönde, diğer cihazlar üzerinde çalışırken bu cihazların sıcaklığını azaltmak için yüksek güçlü cihazlar baskılı devre kartının üst kısmına mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir.

7. Sıcaklığa duyarlı cihazın en düşük sıcaklığa sahip alana (cihazın altı gibi) yerleştirilmesi en iyisidir. Asla doğrudan ısı üreten cihazın üzerine yerleştirmeyin. Çoklu cihazlar tercihen yatay düzlemde kademeli olarak yerleştirilmiştir.

8. Baskılı kartın ekipmandaki ısı dağılımı esas olarak hava akışına bağlıdır, bu nedenle tasarımda hava akış yolu incelenmeli ve cihaz veya baskılı devre kartı makul şekilde yapılandırılmalıdır. Hava aktığında her zaman direncin küçük olduğu yerden akma eğilimi gösterir, bu nedenle baskılı devre kartı üzerindeki cihazları yapılandırırken belirli bir alanda geniş hava boşluğu bırakmaktan kaçınmak gerekir. Makinenin tamamında birden fazla baskılı devre kartının yapılandırılmasında da aynı soruna dikkat edilmelidir.

9. PCB üzerindeki sıcak noktaların yoğunlaşmasından kaçının, gücü PCB üzerinde mümkün olduğunca eşit olarak dağıtın ve PCB yüzeyinin sıcaklık performansını eşit ve tutarlı tutun. Tasarım sürecinde katı tekdüze dağılım elde etmek genellikle zordur, ancak tüm devrenin normal çalışmasını etkileyen sıcak noktalardan kaçınmak için çok yüksek güç yoğunluğuna sahip alanlardan kaçınmak gerekir. Koşullar izin veriyorsa, baskılı devrelerin termal verimlilik analizi gereklidir. Örneğin, bazı profesyonel PCB tasarım yazılımlarına eklenen termal verimlilik indeksi analizi yazılım modülleri, tasarımcıların devre tasarımını optimize etmesine yardımcı olabilir.