Iz PCB svijeta

Kod elektronske opreme, tokom rada se stvara određena količina toplote, tako da unutrašnja temperatura opreme brzo raste. Ako se toplota ne odvede na vrijeme, oprema će se nastaviti zagrijavati i uređaj će otkazati zbog pregrijavanja. Pouzdanost elektronske opreme i performanse će se smanjiti.

Stoga je vrlo važno provesti dobar tretman odvođenja topline na štampanoj ploči. Odvođenje topline PCB ploče je vrlo važna karika, pa koja je tehnika odvođenja topline PCB ploče, hajde da to zajedno razmotrimo u nastavku.

01
Odvođenje toplote kroz samu PCB ploču Trenutno se široko koriste PCB ploče od bakra/epoksidne staklene tkanine ili od fenolne smole kao podloge od staklene tkanine, a koristi se i mala količina papirnih ploča obloženih bakrom.

Iako ove podloge imaju odlična električna svojstva i svojstva obrade, imaju slabo odvođenje toplote. Kao metoda odvođenja toplote za komponente koje se zagrijavaju, gotovo je nemoguće očekivati ​​da se toplota provodi kroz smolu same PCB ploče, već da se toplota odvede sa površine komponente u okolni zrak.

Međutim, kako su elektronski proizvodi ušli u eru miniaturizacije komponenti, montaže visoke gustoće i montaže koja zahtijeva veliko zagrijavanje, nije dovoljno oslanjati se na površinu komponente s vrlo malom površinom za odvođenje topline.

Istovremeno, zbog široke upotrebe komponenti za površinsku montažu kao što su QFP i BGA, toplota koju generišu komponente se u velikoj količini prenosi na PCB ploču. Stoga je najbolji način za rješavanje problema odvođenja toplote poboljšanje kapaciteta odvođenja toplote same PCB ploče koja je u direktnom kontaktu sa grijaćim elementom. Provođenjem ili zračenjem.

Raspored PCB-a
Termoosjetljivi uređaji se postavljaju u područje hladnog vjetra.

Uređaj za detekciju temperature postavlja se na najtopliji položaj.

Uređaji na istoj štampanoj ploči trebaju biti raspoređeni što je više moguće prema njihovoj kalorijskoj vrijednosti i stepenu odvođenja toplote. Uređaji sa malom kalorijskom vrijednošću ili slabom otpornošću na toplotu (kao što su mali signalni tranzistori, mala integrisana kola, elektrolitički kondenzatori itd.) trebaju biti smješteni u struji rashladnog vazduha. Na najvišem toku (na ulazu), uređaji sa velikom toplotom ili otpornošću na toplotu (kao što su energetski tranzistori, velika integrisana kola itd.) postavljaju se najnizvodnije od struje rashladnog vazduha.

U horizontalnom smjeru, uređaji velike snage postavljaju se što bliže rubu štampane ploče kako bi se skratio put prijenosa topline; u vertikalnom smjeru, uređaji velike snage postavljaju se što bliže vrhu štampane ploče kako bi se smanjio utjecaj ovih uređaja na temperaturu drugih uređaja tokom rada.

Odvođenje toplote štampane ploče u opremi uglavnom zavisi od protoka vazduha, tako da put protoka vazduha treba proučiti tokom projektovanja, a uređaj ili štampana ploča treba da budu razumno konfigurisani.

Često je teško postići strogu ravnomjernu raspodjelu tokom procesa projektovanja, ali područja s previsokom gustoćom snage moraju se izbjegavati kako bi se spriječilo da vruće tačke utiču na normalan rad cijelog kola.

Ako je moguće, potrebno je analizirati termičku efikasnost štampanog kola. Na primjer, softverski modul za analizu indeksa termičke efikasnosti koji se dodaje u neke profesionalne softvere za dizajn PCB-a može pomoći dizajnerima da optimiziraju dizajn kola.

02
Komponente koje generiraju veliku količinu topline plus radijatori i ploče za provođenje topline. Kada mali broj komponenti na PCB-u generira veliku količinu topline (manje od 3), komponentama koje generiraju toplinu može se dodati hladnjak ili toplinska cijev. Kada se temperatura ne može sniziti, može se koristiti radijator s ventilatorom za poboljšanje efekta odvođenja topline.

Kada je broj grijaćih uređaja velik (više od 3), može se koristiti veliki poklopac (ploča) za odvođenje topline, koji je poseban hladnjak prilagođen položaju i visini grijaćeg uređaja na PCB-u ili veliki ravni hladnjak. Izrežite različite položaje visine komponenti. Poklopac za odvođenje topline je integralno pričvršćen na površinu komponente i dodiruje svaku komponentu kako bi odveo toplinu.

Međutim, efekat odvođenja toplote nije dobar zbog loše konzistentnosti visine tokom montaže i zavarivanja komponenti. Obično se na površinu komponente dodaje mekani termalni jastučić za promjenu faze kako bi se poboljšao efekat odvođenja toplote.

03
Za opremu koja koristi slobodno konvekcijsko hlađenje zrakom, najbolje je integrisana kola (ili druge uređaje) postaviti vertikalno ili horizontalno.

04
Usvojite razuman dizajn ožičenja kako biste ostvarili odvođenje topline. Budući da smola u ploči ima slabu toplinsku provodljivost, a linije i rupe bakrene folije su dobri provodnici topline, povećanje preostale količine bakrene folije i povećanje rupa za provođenje topline su glavni načini odvođenja topline. Da bi se procijenio kapacitet odvođenja topline PCB-a, potrebno je izračunati ekvivalentnu toplinsku provodljivost (devet ekvivalenta) kompozitnog materijala sastavljenog od različitih materijala s različitom toplinskom provodljivošću - izolacijske podloge za PCB.

05
Uređaji na istoj štampanoj ploči trebaju biti raspoređeni što je više moguće prema njihovoj kalorijskoj vrijednosti i stepenu odvođenja toplote. Uređaji sa niskom kalorijskom vrijednošću ili slabom otpornošću na toplotu (kao što su tranzistori malih signala, mala integrisana kola, elektrolitički kondenzatori itd.) trebaju biti smješteni u struji rashladnog vazduha. Na najvišem toku (na ulazu), uređaji sa velikom toplotom ili otpornošću na toplotu (kao što su energetski tranzistori, velika integrisana kola itd.) postavljaju se najnizvodnije od struje rashladnog vazduha.

06
U horizontalnom smjeru, uređaji velike snage su raspoređeni što bliže rubu štampane ploče kako bi se skratio put prijenosa topline; u vertikalnom smjeru, uređaji velike snage su raspoređeni što bliže vrhu štampane ploče kako bi se smanjio utjecaj ovih uređaja na temperaturu drugih uređaja.

07
Odvođenje toplote štampane ploče u opremi uglavnom zavisi od protoka vazduha, tako da put protoka vazduha treba proučiti tokom projektovanja, a uređaj ili štampana ploča treba da budu razumno konfigurisani.

Kada zrak struji, on uvijek teži strujanju na mjestima s malim otporom, pa prilikom konfiguriranja uređaja na štampanoj ploči izbjegavajte ostavljanje velikog zračnog prostora u određenom području.

Konfiguracija više štampanih ploča u cijeloj mašini također treba obratiti pažnju na isti problem.

08
Uređaj osjetljiv na temperaturu najbolje je postaviti u područje s najnižom temperaturom (kao što je dno uređaja). Nikada ga ne postavljajte direktno iznad grijaćeg uređaja. Najbolje je rasporediti više uređaja u horizontalnoj ravni.

09
Uređaje s najvećom potrošnjom energije i generiranjem topline postavite blizu najbolje pozicije za odvođenje topline. Ne postavljajte uređaje s visokim zagrijavanjem na uglove i periferne rubove štampane ploče, osim ako u blizini nije postavljen hladnjak. Prilikom dizajniranja otpornika snage, odaberite što je moguće veći uređaj i osigurajte dovoljno prostora za odvođenje topline prilikom podešavanja rasporeda štampane ploče.

10
Izbjegavajte koncentraciju vrućih tačaka na PCB ploči, što je više moguće ravnomjerno rasporedite napajanje po PCB ploči i održavajte ujednačenu i konzistentnu temperaturu površine PCB ploče.

Često je teško postići strogu ravnomjernu raspodjelu tokom procesa projektovanja, ali područja s previsokom gustoćom snage moraju se izbjegavati kako bi se spriječilo da vruće tačke utiču na normalan rad cijelog kola.

Ako je moguće, potrebno je analizirati termičku efikasnost štampanog kola. Na primjer, softverski modul za analizu indeksa termičke efikasnosti koji se dodaje u neke profesionalne softvere za dizajn PCB-a može pomoći dizajnerima da optimiziraju dizajn kola.