PCB Worldista

Elektronisissa laitteissa käytön aikana syntyy tietty määrä lämpöä, minkä seurauksena laitteen sisälämpötila nousee nopeasti. Jos lämpöä ei poisteta ajoissa, laite jatkaa kuumenemista ja laite rikkoutuu ylikuumenemisen vuoksi. Elektronisten laitteiden luotettavuus ja suorituskyky heikkenevät.

Siksi on erittäin tärkeää suorittaa piirilevylle hyvä lämmönpoistokäsittely. Piirilevyn lämmönpoisto on erittäin tärkeä osa, joten mitä piirilevyn lämmönpoistotekniikka on, keskustellaan siitä yhdessä alla.

01
Lämmön haihtuminen itse piirilevystä Nykyään laajalti käytetyt piirilevyt ovat kupari-/epoksilasikuitualustoja tai fenolihartsilasikuitualustoja, ja pieniä määriä käytetään myös paperipohjaisia ​​kuparipäällysteisiä levyjä.

Vaikka näillä alustoilla on erinomaiset sähköiset ominaisuudet ja prosessointiominaisuudet, niillä on huono lämmönpoisto. Korkean lämpötilan omaavien komponenttien lämmönpoistomenetelmänä on lähes mahdotonta odottaa lämmön johtavan itse piirilevyn hartsista, vaan lämmön haihduttaminen komponentin pinnalta ympäröivään ilmaan.

Elektroniikkatuotteiden siirtyessä komponenttien pienentämisen, tiheän asennuksen ja korkean lämpötilan kokoonpanon aikakauteen, ei kuitenkaan riitä, että luottaa hyvin pienen pinta-alan omaavan komponentin pintaan lämmön haihduttamiseksi.

Samaan aikaan pintaliitoskomponenttien, kuten QFP:n ja BGA:n, laajan käytön vuoksi komponenttien tuottama lämpö siirtyy piirilevylle suurissa määrin. Siksi paras tapa ratkaista lämmönpoisto on parantaa itse piirilevyn lämmönpoistokapasiteettia, joka on suorassa kosketuksessa lämmityselementtiin. Johtuen tai säteillen.

Piirilevyn asettelu
Lämpöherkät laitteet sijoitetaan kylmän tuulen alueelle.

Lämpötilan mittauslaite sijoitetaan kuumimpaan kohtaan.

Samalla piirilevyllä olevat laitteet tulisi järjestää mahdollisimman pitkälle niiden lämpöarvon ja lämmönhukkamäärän mukaan. Laitteet, joilla on pieni lämpöarvo tai huono lämmönkestävyys (kuten pienet signaalitransistorit, pienimuotoiset integroidut piirit, elektrolyyttikondensaattorit jne.), tulisi sijoittaa jäähdytysilmavirtaan. Ylin virtaus (sisääntulossa), laitteet, joilla on suuri lämmönkestävyys tai lämmönkestävyys (kuten tehotransistorit, suurimuotoiset integroidut piirit jne.), sijoitetaan jäähdytysilmavirran alavirtaan.

Vaakasuunnassa suuritehoiset laitteet sijoitetaan mahdollisimman lähelle piirilevyn reunaa lämmönsiirtoreitin lyhentämiseksi; pystysuunnassa suuritehoiset laitteet sijoitetaan mahdollisimman lähelle piirilevyn yläreunaa, jotta näiden laitteiden vaikutus muiden laitteiden lämpötilaan käytön aikana vähenee.

Laitteen piirilevyn lämmönhukka riippuu pääasiassa ilmavirrasta, joten ilmavirtausreittiä on tutkittava suunnittelun aikana ja laite tai piirilevy on konfiguroitava kohtuullisesti.

Suunnitteluprosessissa on usein vaikea saavuttaa tarkkaa tasaista jakaumaa, mutta liian suuren tehotiheyden alueita on vältettävä, jotta kuumat kohdat eivät vaikuta koko piirin normaaliin toimintaan.

Jos mahdollista, on tarpeen analysoida piirilevyn lämpötehokkuus. Esimerkiksi joihinkin ammattimaisiin piirilevysuunnitteluohjelmistoihin lisätty lämpötehokkuusindeksin analyysiohjelmistomoduuli voi auttaa suunnittelijoita optimoimaan piirisuunnittelua.

02
Paljon lämpöä tuottavat komponentit sekä patterit ja lämpöä johtavat levyt. Kun pieni määrä piirilevyn komponentteja tuottaa paljon lämpöä (alle 3), lämpöä tuottaviin komponentteihin voidaan lisätä jäähdytyselementti tai lämpöputki. Kun lämpötilaa ei voida laskea, voidaan käyttää patteria, jossa on tuuletin, lämmönpoistovaikutuksen parantamiseksi.

Kun lämmityslaitteiden määrä on suuri (yli 3), voidaan käyttää suurta lämmönpoistokantta (levyä), joka on erityinen jäähdytyselementti, joka on räätälöity lämmityslaitteen sijainnin ja korkeuden mukaan piirilevyllä, tai suurta, tasaista jäähdytyselementtiä, johon on leikattu eri komponenttien korkeusasemia. Lämmönpoistokansi on kiinteästi kiinnitetty komponentin pintaan ja se koskettaa jokaista komponenttia lämmönpoistamiseksi.

Lämmönpoistovaikutus ei kuitenkaan ole hyvä komponenttien kokoonpanon ja hitsauksen aikana esiintyvän heikon korkeustason vuoksi. Yleensä komponentin pinnalle lisätään pehmeä lämpöfaasimuutoslämpötyyny lämmönpoistovaikutuksen parantamiseksi.

03
Laitteissa, jotka käyttävät vapaata konvektioilmajäähdytystä, on parasta järjestää integroidut piirit (tai muut laitteet) pystysuoraan tai vaakasuoraan.

04
Käytä järkevää johdotussuunnittelua lämmönpoiston toteuttamiseksi. Koska levyn hartsilla on huono lämmönjohtavuus ja kuparifolion linjat ja reiät ovat hyviä lämmönjohtimia, jäljellä olevan kuparifolion nopeuden lisääminen ja lämmönjohtavuusreikien lisääminen ovat tärkeimmät lämmönpoistokeinot. Piirilevyn lämmönpoistokyvyn arvioimiseksi on tarpeen laskea eri lämmönjohtavuudeltaan erilaisista materiaaleista koostuvan komposiittimateriaalin - piirilevyn eristävän alustan - ekvivalentti lämmönjohtavuus (yhdeksän ekv.).

05
Samalla piirilevyllä olevat laitteet tulisi järjestää mahdollisimman pitkälle niiden lämpöarvon ja lämmönhukkamäärän mukaan. Laitteet, joilla on alhainen lämpöarvo tai huono lämmönkestävyys (kuten piensignaalitransistorit, pienimuotoiset integroidut piirit, elektrolyyttikondensaattorit jne.), tulisi sijoittaa jäähdytysilmavirtaan. Ylin virtaus (sisääntulossa), laitteet, joilla on suuri lämmönkestävyys tai lämmönkestävyys (kuten tehotransistorit, suurimuotoiset integroidut piirit jne.), sijoitetaan jäähdytysilmavirran alavirtaan.

06
Vaakasuunnassa suurteholaitteet on järjestetty mahdollisimman lähelle piirilevyn reunaa lämmönsiirtoreitin lyhentämiseksi; pystysuunnassa suurteholaitteet on järjestetty mahdollisimman lähelle piirilevyn yläosaa näiden laitteiden vaikutuksen vähentämiseksi muiden laitteiden lämpötilaan.

07
Laitteen piirilevyn lämmönhukka riippuu pääasiassa ilmavirrasta, joten ilmavirtausreittiä on tutkittava suunnittelun aikana ja laite tai piirilevy on konfiguroitava kohtuullisesti.

Kun ilma virtaa, se pyrkii aina virtaamaan paikoissa, joissa on pieni vastus, joten piirilevylle laitteita konfiguroitaessa on vältettävä jättämästä suurta ilmatilaa tietylle alueelle.

Useiden piirilevyjen kokoonpanossa koko koneessa tulisi myös kiinnittää huomiota samaan ongelmaan.

08
Lämpötilaherkkä laite on parasta sijoittaa alhaisimman lämpötilan alueelle (kuten laitteen pohjalle). Älä koskaan aseta sitä suoraan lämmityslaitteen yläpuolelle. On parasta porrastaa useita laitteita vaakatasossa.

09
Sijoita eniten virtaa ja lämpöä tuottavat laitteet lähelle parasta lämmönpoistopaikkaa. Älä aseta kuumia laitteita piirilevyn kulmiin ja reunoille, ellei niiden lähelle ole järjestetty jäähdytyselementtiä. Tehovastusta suunniteltaessa on valittava mahdollisimman suuri laite ja varmistettava, että piirilevyn asettelua säädettäessä on riittävästi tilaa lämmönpoistolle.

10
Vältä kuumien kohtien keskittymistä piirilevylle, jaa teho tasaisesti piirilevylle mahdollisimman paljon ja pidä piirilevyn pintalämpötila tasaisena ja johdonmukaisena.

Suunnitteluprosessissa on usein vaikea saavuttaa tarkkaa tasaista jakaumaa, mutta liian suuren tehotiheyden alueita on vältettävä, jotta kuumat kohdat eivät vaikuta koko piirin normaaliin toimintaan.

Jos mahdollista, on tarpeen analysoida piirilevyn lämpötehokkuus. Esimerkiksi joihinkin ammattimaisiin piirilevysuunnitteluohjelmistoihin lisätty lämpötehokkuusindeksin analyysiohjelmistomoduuli voi auttaa suunnittelijoita optimoimaan piirisuunnittelua.