Από τον κόσμο των PCB
Για τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό, κατά τη λειτουργία παράγεται μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας, με αποτέλεσμα η εσωτερική θερμοκρασία του εξοπλισμού να αυξάνεται απότομα. Εάν η θερμότητα δεν διαχυθεί εγκαίρως, ο εξοπλισμός θα συνεχίσει να θερμαίνεται και η συσκευή θα παρουσιάσει βλάβη λόγω υπερθέρμανσης. Η αξιοπιστία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού θα μειωθεί.
Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να διεξάγεται καλή επεξεργασία απαγωγής θερμότητας στην πλακέτα κυκλώματος. Η απαγωγή θερμότητας της πλακέτας κυκλώματος PCB είναι ένας πολύ σημαντικός κρίκος, οπότε ποια είναι η τεχνική απαγωγής θερμότητας της πλακέτας κυκλώματος PCB; Ας τη συζητήσουμε παρακάτω.
01
Απαγωγή θερμότητας μέσω της ίδιας της πλακέτας PCB Οι πλακέτες PCB που χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα είναι υποστρώματα από ύφασμα επικαλυμμένα με χαλκό/εποξειδική υάλου ή υποστρώματα από ύφασμα υάλου φαινολικής ρητίνης, και χρησιμοποιείται μια μικρή ποσότητα πλακετών επικαλυμμένων με χαλκό με βάση το χαρτί.
Αν και αυτά τα υποστρώματα έχουν εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες και ιδιότητες επεξεργασίας, έχουν κακή απαγωγή θερμότητας. Ως μέθοδος απαγωγής θερμότητας για εξαρτήματα υψηλής θέρμανσης, είναι σχεδόν αδύνατο να αναμένεται η αγωγή θερμότητας από την ίδια τη ρητίνη της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), αλλά η απαγωγή θερμότητας από την επιφάνεια του εξαρτήματος στον περιβάλλοντα αέρα.
Ωστόσο, καθώς τα ηλεκτρονικά προϊόντα έχουν εισέλθει στην εποχή της σμίκρυνσης των εξαρτημάτων, της τοποθέτησης υψηλής πυκνότητας και της συναρμολόγησης με υψηλή θέρμανση, δεν αρκεί να βασιζόμαστε στην επιφάνεια ενός εξαρτήματος με πολύ μικρή επιφάνεια για την απαγωγή της θερμότητας.
Ταυτόχρονα, λόγω της εκτεταμένης χρήσης εξαρτημάτων επιφανειακής τοποθέτησης όπως το QFP και το BGA, η θερμότητα που παράγεται από τα εξαρτήματα μεταφέρεται στην πλακέτα PCB σε μεγάλη ποσότητα. Επομένως, ο καλύτερος τρόπος για την επίλυση του προβλήματος της απαγωγής θερμότητας είναι η βελτίωση της ικανότητας απαγωγής θερμότητας της ίδιας της πλακέτας PCB που βρίσκεται σε άμεση επαφή με το θερμαντικό στοιχείο. Αγώγιμη ή ακτινοβολούμενη.
Διάταξη PCB
Οι θερμικά ευαίσθητες συσκευές τοποθετούνται στην περιοχή του κρύου ανέμου.
Η συσκευή ανίχνευσης θερμοκρασίας τοποθετείται στην πιο ζεστή θέση.
Οι συσκευές στην ίδια τυπωμένη πλακέτα θα πρέπει να είναι διατεταγμένες όσο το δυνατόν περισσότερο σύμφωνα με τη θερμαντική τους αξία και τον βαθμό απαγωγής θερμότητας. Οι συσκευές με μικρή θερμαντική αξία ή κακή αντοχή στη θερμότητα (όπως μικρά τρανζίστορ σήματος, ολοκληρωμένα κυκλώματα μικρής κλίμακας, ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές κ.λπ.) θα πρέπει να τοποθετούνται στη ροή αέρα ψύξης. Η υψηλότερη ροή (στην είσοδο), οι συσκευές με μεγάλη θερμότητα ή αντοχή στη θερμότητα (όπως τρανζίστορ ισχύος, ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας κ.λπ.) τοποθετούνται στο πιο κάτω μέρος της ροής αέρα ψύξης.
Στην οριζόντια κατεύθυνση, οι συσκευές υψηλής ισχύος τοποθετούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά στην άκρη της τυπωμένης πλακέτας για να μειωθεί η διαδρομή μεταφοράς θερμότητας. Στην κατακόρυφη κατεύθυνση, οι συσκευές υψηλής ισχύος τοποθετούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά στην κορυφή της τυπωμένης πλακέτας για να μειωθεί η επίδραση αυτών των συσκευών στη θερμοκρασία άλλων συσκευών όταν λειτουργούν.
Η απαγωγή θερμότητας της τυπωμένης πλακέτας στον εξοπλισμό βασίζεται κυρίως στη ροή του αέρα, επομένως η διαδρομή ροής του αέρα θα πρέπει να μελετηθεί κατά τον σχεδιασμό και η συσκευή ή η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος θα πρέπει να διαμορφωθεί εύλογα.
Είναι συχνά δύσκολο να επιτευχθεί αυστηρή ομοιόμορφη κατανομή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού, αλλά πρέπει να αποφεύγονται περιοχές με πολύ υψηλή πυκνότητα ισχύος για να αποτραπεί η επίδραση των θερμών σημείων στην κανονική λειτουργία ολόκληρου του κυκλώματος.
Εάν είναι δυνατόν, είναι απαραίτητο να αναλυθεί η θερμική απόδοση του τυπωμένου κυκλώματος. Για παράδειγμα, η ενότητα λογισμικού ανάλυσης δείκτη θερμικής απόδοσης που προστίθεται σε ορισμένα επαγγελματικά λογισμικά σχεδιασμού PCB μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές να βελτιστοποιήσουν το σχεδιασμό του κυκλώματος.
02
Εξαρτήματα υψηλής παραγωγής θερμότητας συν καλοριφέρ και πλάκες θερμικής αγωγιμότητας. Όταν ένας μικρός αριθμός εξαρτημάτων στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος παράγει μεγάλη ποσότητα θερμότητας (λιγότερο από 3), μπορεί να προστεθεί μια ψύκτρα ή ένας σωλήνας θερμότητας στα εξαρτήματα παραγωγής θερμότητας. Όταν η θερμοκρασία δεν μπορεί να μειωθεί, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα καλοριφέρ με ανεμιστήρα για την ενίσχυση του αποτελέσματος απαγωγής θερμότητας.
Όταν ο αριθμός των συσκευών θέρμανσης είναι μεγάλος (πάνω από 3), μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μεγάλο κάλυμμα (πλακέτα) απαγωγής θερμότητας, το οποίο είναι μια ειδική ψύκτρα προσαρμοσμένη ανάλογα με τη θέση και το ύψος της συσκευής θέρμανσης στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ή μια μεγάλη επίπεδη ψύκτρα. Κόψτε διαφορετικές θέσεις ύψους εξαρτημάτων. Το κάλυμμα απαγωγής θερμότητας είναι ενσωματωμένο στην επιφάνεια του εξαρτήματος και εφάπτεται σε κάθε εξάρτημα για την απαγωγή της θερμότητας.
Ωστόσο, το αποτέλεσμα της απαγωγής θερμότητας δεν είναι καλό λόγω της κακής ομοιομορφίας του ύψους κατά τη συναρμολόγηση και τη συγκόλληση των εξαρτημάτων. Συνήθως, προστίθεται ένα μαλακό θερμικό υπόστρωμα αλλαγής φάσης στην επιφάνεια του εξαρτήματος για να βελτιωθεί το αποτέλεσμα της απαγωγής θερμότητας.
03
Για εξοπλισμό που υιοθετεί ψύξη με ελεύθερη συναγωγή αέρα, είναι καλύτερο να τοποθετήσετε ολοκληρωμένα κυκλώματα (ή άλλες συσκευές) κάθετα ή οριζόντια.
04
Υιοθετήστε ένα λογικό σχέδιο καλωδίωσης για να επιτύχετε απαγωγή θερμότητας. Επειδή η ρητίνη στην πλάκα έχει κακή θερμική αγωγιμότητα και οι γραμμές και οι οπές του φύλλου χαλκού είναι καλοί αγωγοί θερμότητας, η αύξηση του υπολειπόμενου ρυθμού φύλλου χαλκού και η αύξηση των οπών αγωγιμότητας θερμότητας είναι τα κύρια μέσα απαγωγής θερμότητας. Για να αξιολογηθεί η ικανότητα απαγωγής θερμότητας της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η ισοδύναμη θερμική αγωγιμότητα (εννέα ισοδύναμα) του σύνθετου υλικού που αποτελείται από διάφορα υλικά με διαφορετική θερμική αγωγιμότητα - το μονωτικό υπόστρωμα για την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB).
05
Οι συσκευές στην ίδια τυπωμένη πλακέτα θα πρέπει να είναι διατεταγμένες όσο το δυνατόν περισσότερο σύμφωνα με τη θερμαντική τους αξία και τον βαθμό απαγωγής θερμότητας. Οι συσκευές με χαμηλή θερμαντική αξία ή κακή αντοχή στη θερμότητα (όπως τρανζίστορ μικρού σήματος, ολοκληρωμένα κυκλώματα μικρής κλίμακας, ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές κ.λπ.) θα πρέπει να τοποθετούνται στη ροή αέρα ψύξης. Η υψηλότερη ροή (στην είσοδο), οι συσκευές με μεγάλη θερμότητα ή αντοχή στη θερμότητα (όπως τρανζίστορ ισχύος, ολοκληρωμένα κυκλώματα μεγάλης κλίμακας κ.λπ.) τοποθετούνται στο πιο κάτω μέρος της ροής αέρα ψύξης.
06
Στην οριζόντια κατεύθυνση, οι συσκευές υψηλής ισχύος είναι διατεταγμένες όσο το δυνατόν πιο κοντά στην άκρη της τυπωμένης πλακέτας για να μειωθεί η διαδρομή μεταφοράς θερμότητας. Στην κατακόρυφη κατεύθυνση, οι συσκευές υψηλής ισχύος είναι διατεταγμένες όσο το δυνατόν πιο κοντά στην κορυφή της τυπωμένης πλακέτας για να μειωθεί η επίδραση αυτών των συσκευών στη θερμοκρασία άλλων συσκευών.
07
Η απαγωγή θερμότητας της τυπωμένης πλακέτας στον εξοπλισμό βασίζεται κυρίως στη ροή του αέρα, επομένως η διαδρομή ροής του αέρα θα πρέπει να μελετηθεί κατά τον σχεδιασμό και η συσκευή ή η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος θα πρέπει να διαμορφωθεί εύλογα.
Όταν ο αέρας ρέει, τείνει πάντα να ρέει σε σημεία με χαμηλή αντίσταση, επομένως κατά τη διαμόρφωση συσκευών σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, αποφύγετε να αφήνετε μεγάλο εναέριο χώρο σε μια συγκεκριμένη περιοχή.
Η διαμόρφωση πολλαπλών πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων σε ολόκληρο το μηχάνημα θα πρέπει επίσης να δώσει προσοχή στο ίδιο πρόβλημα.
08
Η συσκευή που είναι ευαίσθητη στη θερμοκρασία τοποθετείται καλύτερα στην περιοχή με τη χαμηλότερη θερμοκρασία (όπως στο κάτω μέρος της συσκευής). Μην την τοποθετείτε ποτέ ακριβώς πάνω από τη συσκευή θέρμανσης. Είναι καλύτερο να τοποθετείτε πολλές συσκευές σε οριζόντιο επίπεδο.
09
Τοποθετήστε τις συσκευές με την υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας και παραγωγή θερμότητας κοντά στην καλύτερη θέση για απαγωγή θερμότητας. Μην τοποθετείτε συσκευές υψηλής θέρμανσης στις γωνίες και τις περιφερειακές άκρες της τυπωμένης πλακέτας, εκτός εάν υπάρχει ψύκτρα κοντά σε αυτήν. Κατά το σχεδιασμό της αντίστασης ισχύος, επιλέξτε μια συσκευή όσο το δυνατόν μεγαλύτερη και φροντίστε να έχει αρκετό χώρο για απαγωγή θερμότητας κατά την προσαρμογή της διάταξης της τυπωμένης πλακέτας.
10
Αποφύγετε τη συγκέντρωση θερμών σημείων στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), κατανείμετε την ισχύ ομοιόμορφα στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος όσο το δυνατόν περισσότερο και διατηρήστε την απόδοση θερμοκρασίας της επιφάνειας της PCB ομοιόμορφη και σταθερή.
Είναι συχνά δύσκολο να επιτευχθεί αυστηρή ομοιόμορφη κατανομή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού, αλλά πρέπει να αποφεύγονται περιοχές με πολύ υψηλή πυκνότητα ισχύος για να αποτραπεί η επίδραση των θερμών σημείων στην κανονική λειτουργία ολόκληρου του κυκλώματος.
Εάν είναι δυνατόν, είναι απαραίτητο να αναλυθεί η θερμική απόδοση του τυπωμένου κυκλώματος. Για παράδειγμα, η ενότητα λογισμικού ανάλυσης δείκτη θερμικής απόδοσης που προστίθεται σε ορισμένα επαγγελματικά λογισμικά σχεδιασμού PCB μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές να βελτιστοποιήσουν το σχεδιασμό του κυκλώματος.