Από το PCB World
Για ηλεκτρονικό εξοπλισμό, μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας παράγεται κατά τη λειτουργία, έτσι ώστε η εσωτερική θερμοκρασία του εξοπλισμού να αυξάνεται γρήγορα.Εάν η θερμότητα δεν διαχέεται έγκαιρα, ο εξοπλισμός θα συνεχίσει να θερμαίνεται και η συσκευή θα αποτύχει λόγω υπερθέρμανσης.Η αξιοπιστία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού Η απόδοση θα μειωθεί.
Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να διεξάγετε μια καλή επεξεργασία απαγωγής θερμότητας στην πλακέτα κυκλώματος.Η απαγωγή θερμότητας της πλακέτας κυκλώματος PCB είναι ένας πολύ σημαντικός σύνδεσμος, επομένως ποια είναι η τεχνική απαγωγής θερμότητας της πλακέτας κυκλώματος PCB, ας το συζητήσουμε μαζί παρακάτω.
01
Διάχυση θερμότητας μέσω της ίδιας της πλακέτας PCB Οι ευρέως χρησιμοποιούμενες επί του παρόντος πλακέτες PCB είναι επικαλυμμένα με χαλκό/υφασμάτινα υποστρώματα από εποξειδικό γυαλί ή υφασμάτινα υποστρώματα από φαινολική ρητίνη και χρησιμοποιείται μικρή ποσότητα σανίδων με επένδυση από χαλκό.
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 περιμένουμε να μεταφερθεί θερμότητα από τη ρητίνη του ίδιου του PCB, αλλά να διαχέει θερμότητα 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 υψηλής θέρμανσης, δεν αρκεί να βασιζόμαστε στην επιφάνεια ενός εξαρτήματος με πολύ μικρή επιφάνεια για τη διάχυση της θερμότητας.
Ταυτόχρονα, λόγω της εκτεταμένης χρήσης εξαρτημάτων επιφανειακής στήριξης όπως QFP και BGA, η θερμότητα που παράγεται από τα εξαρτήματα μεταφέρεται στην πλακέτα PCB σε μεγάλη ποσότητα.Επομένως, ο καλύτερος τρόπος για να λυθεί η απαγωγή θερμότητας είναι να βελτιωθεί η ικανότητα απαγωγής θερμότητας του ίδιου του PCB που βρίσκεται σε άμεση επαφή με το θερμαντικό στοιχείο.Διεξάγεται ή ακτινοβολείται.
Διάταξη PCB
Στην περιοχή του ψυχρού ανέμου τοποθετούνται θερμοευαίσθητες συσκευές.
Η συσκευή ανίχνευσης θερμοκρασίας τοποθετείται στην πιο ζεστή θέση.
Οι συσκευές στον ίδιο τυπωμένο πίνακα θα πρέπει να είναι διατεταγμένες όσο το δυνατόν περισσότερο ανάλογα με τη θερμογόνο τους δύναμη και τον βαθμό απαγωγής θερμότητας.Συσκευές με μικρή θερμογόνο δύναμη ή χαμηλή αντίσταση στη θερμότητα (όπως τρανζίστορ μικρού σήματος, ολοκληρωμένα κυκλώματα μικρής κλίμακας, ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές κ.λπ.) πρέπει να τοποθετούνται στη ροή αέρα ψύξης.Η ανώτατη ροή (στην είσοδο), οι συσκευές με μεγάλη αντίσταση στη θερμότητα ή τη 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 συντομεύσουν τη διαδρομή μεταφοράς θερμότητας.στην κατακόρυφη κατεύθυνση, οι συσκευές υψηλής ισχύος τοποθετούνται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο επάνω μέρος της τυπωμένης πλακέτας για να μειωθεί ο αντίκτυπος αυτών των συσκευών στη θερμοκρασία άλλων συσκευών όταν λειτουργούν.
Η απαγωγή θερμότητας της τυπωμένης πλακέτας στον εξοπλισμό βασίζεται κυρίως στη ροή αέρα, επομένως η διαδρομή ροής αέρα θα πρέπει να μελετηθεί κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και η συσκευή ή η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος θα πρέπει να διαμορφωθούν εύλογα.
Συχνά είναι δύσκολο να επιτευχθεί αυστηρή ομοιόμορφη κατανομή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού, αλλά περιοχές με πολύ υψηλή πυκνότητα ισχύος πρέπει να αποφεύγονται για να αποτραπεί η επίδραση των καυτών σημείων στην κανονική λειτουργία ολόκληρου του κυκλώματος.
Εάν είναι δυνατόν, είναι απαραίτητο να αναλυθεί η θερμική απόδοση του τυπωμένου κυκλώματος.Για παράδειγμα, η μονάδα λογισμικού ανάλυσης δείκτη θερμικής απόδοσης που προστίθεται σε κάποιο επαγγελματικό λογισμικό σχεδιασμού PCB μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές να βελτιστοποιήσουν τη σχεδίαση του κυκλώματος.
02
Συστατικά υψηλής θερμότητας συν καλοριφέρ και θερμοαγώγιμες πλάκες.Όταν ένας μικρός αριθμός εξαρτημάτων στο PCB παράγει μεγάλη ποσότητα θερμότητας (λιγότερη από 3), μπορεί να προστεθεί μια ψύκτρα ή ένας σωλήνας θερμότητας στα εξαρτήματα που παράγουν θερμότητα.Όταν η θερμοκρασία δεν μπορεί να μειωθεί, μπορεί να χρησιμοποιηθεί Καλοριφέρ με ανεμιστήρα για να ενισχύσει το αποτέλεσμα απαγωγής θερμότητας.
Όταν ο αριθμός των συσκευών θέρμανσης είναι μεγάλος (πάνω από 3), μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μεγάλο κάλυμμα απαγωγής θερμότητας (σανίδα), το οποίο είναι μια ειδική ψύκτρα προσαρμοσμένη ανάλογα με τη θέση και το ύψος της συσκευής θέρμανσης στο PCB ή σε ένα μεγάλο επίπεδο ψύκτρα Κόψτε διαφορετικές θέσεις ύψους εξαρτημάτων.Το κάλυμμα απαγωγής θερμότητας είναι ενιαία λυγισμένο στην επιφάνεια του εξαρτήματος και έρχεται σε επαφή με κάθε εξάρτημα για να διαχέει τη θερμότητα.
Ωστόσο, το αποτέλεσμα απαγωγής θερμότητας δεν είναι καλό λόγω της κακής συνοχής του ύψους κατά τη συναρμολόγηση και τη συγκόλληση των εξαρτημάτων.Συνήθως, ένα μαλακό θερμικό επίθεμα αλλαγής θερμικής φάσης προστίθεται στην επιφάνεια του εξαρτήματος για τη βελτίωση της επίδρασης απαγωγής θερμότητας.
03
Για εξοπλισμό που υιοθετεί ψύξη αέρα ελεύθερης μεταφοράς, είναι καλύτερο να τακτοποιήσετε ολοκληρωμένα κυκλώματα (ή άλλες συσκευές) κάθετα ή οριζόντια.
04
Υιοθετήστε ένα λογικό σχέδιο καλωδίωσης για να πραγματοποιήσετε την 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 του φύλλου χαλκού και η αύξηση των οπών αγωγιμότητας είναι τα κύρια μέσα απαγωγής θερμότητας.Για την αξιολόγηση της ικανότητας απαγωγής θερμότητας του 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 το PCB.
05
Οι συσκευές στον ίδιο τυπωμένο πίνακα θα πρέπει να είναι διατεταγμένες όσο το δυνατόν περισσότερο ανάλογα με τη θερμογόνο τους δύναμη και τον βαθμό απαγωγής θερμότητας.Συσκευές με χαμηλή θερμογόνο δύναμη ή χαμηλή αντίσταση στη θερμότητα (όπως τρανζίστορ μικρού σήματος, ολοκληρωμένα κυκλώματα μικρής κλίμακας, ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές κ.λπ.) πρέπει να τοποθετούνται στη ροή αέρα ψύξης.Η ανώτατη ροή (στην είσοδο), οι συσκευές με μεγάλη αντίσταση στη θερμότητα ή τη 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 τοποθετημένες όσο το δυνατόν πιο κοντά στην άκρη της τυπωμένης πλακέτας για να συντομεύουν τη διαδρομή μεταφοράς θερμότητας.στην κατακόρυφη κατεύθυνση, οι συσκευές υψηλής ισχύος είναι διατεταγμένες όσο το δυνατόν πιο κοντά στην κορυφή της τυπωμένης πλακέτας για να μειώσουν την επίδραση αυτών των συσκευών στη θερμοκρασία άλλων συσκευών..
07
Η απαγωγή θερμότητας της τυπωμένης πλακέτας στον εξοπλισμό βασίζεται κυρίως στη ροή αέρα, επομένως η διαδρομή ροής αέρα θα πρέπει να μελετηθεί κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και η συσκευή ή η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος θα πρέπει να διαμορφωθούν εύλογα.
Όταν ο αέρας ρέει, τείνει πάντα να ρέει σε μέρη με χαμηλή αντίσταση, επομένως όταν διαμορφώνετε συσκευές σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, αποφεύγετε να αφήνετε μεγάλο εναέριο χώρο σε μια συγκεκριμένη περιοχή.
Η διαμόρφωση πολλών πλακών τυπωμένου κυκλώματος σε ολόκληρο το μηχάνημα θα πρέπει επίσης να δίνει προσοχή στο ίδιο πρόβλημα.
08
Η ευαίσθητη στη θερμοκρασία συσκευή τοποθετείται καλύτερα στην περιοχή της χαμηλότερης θερμοκρασίας (όπως στο κάτω μέρος της συσκευής).Ποτέ μην το τοποθετείτε ακριβώς πάνω από τη συσκευή θέρμανσης.Είναι καλύτερο να κλιμακώσετε πολλές συσκευές στο 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 μια ψύκτρα κοντά της.Όταν σχεδιάζετε την αντίσταση ισχύος, επιλέξτε μια μεγαλύτερη συσκευή όσο το δυνατόν περισσότερο και αφήστε τη να έχει αρκετό χώρο για απαγωγή θερμότητας κατά την προσαρμογή της διάταξης της τυπωμένης πλακέτας.
10
Αποφύγετε τη συγκέντρωση καυτών σημείων στο PCB, κατανείμετε την ισχύ ομοιόμορφα στην πλακέτα PCB όσο το δυνατόν περισσότερο και διατηρήστε την απόδοση θερμοκρασίας επιφάνειας PCB ομοιόμορφη και σταθερή.
Συχνά είναι δύσκολο να επιτευχθεί αυστηρή ομοιόμορφη κατανομή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού, αλλά περιοχές με πολύ υψηλή πυκνότητα ισχύος πρέπει να αποφεύγονται για να αποτραπεί η επίδραση των καυτών σημείων στην κανονική λειτουργία ολόκληρου του κυκλώματος.
Εάν είναι δυνατόν, είναι απαραίτητο να αναλυθεί η θερμική απόδοση του τυπωμένου κυκλώματος.Για παράδειγμα, η μονάδα λογισμικού ανάλυσης δείκτη θερμικής απόδοσης που προστίθεται σε κάποιο επαγγελματικό λογισμικό σχεδιασμού PCB μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές να βελτιστοποιήσουν τη σχεδίαση του κυκλώματος.