Iz svijeta PCB-a

Kod elektroničke opreme, tijekom rada se stvara određena količina topline, tako da unutarnja temperatura opreme brzo raste. Ako se toplina ne rasprši na vrijeme, oprema će se nastaviti zagrijavati i uređaj će otkazati zbog pregrijavanja. Pouzdanost elektroničke opreme i performanse će se smanjiti.

Stoga je vrlo važno provesti dobru obradu odvođenja topline na tiskanoj ploči. Odvođenje topline PCB tiskane ploče vrlo je važna karika, pa što je tehnika odvođenja topline PCB tiskane ploče, raspravimo o tome zajedno u nastavku.

01
Odvođenje topline kroz samu PCB ploču Trenutno se široko korištene PCB ploče odlikuju bakrenim/epoksidnim staklenim platnom ili fenolnim staklenim platnom, a koristi se i mala količina papirnatih ploča obloženih bakrom.

Iako ove podloge imaju izvrsna električna svojstva i svojstva obrade, imaju slabo odvođenje topline. Kao metoda odvođenja topline za komponente koje se jako zagrijavaju, gotovo je nemoguće očekivati ​​da će toplinu provoditi smola same PCB ploče, već da će se toplina odvesti s površine komponente u okolni zrak.

Međutim, kako su elektronički proizvodi ušli u eru miniaturizacije komponenti, montaže visoke gustoće i montaže s visokim zagrijavanjem, nije dovoljno oslanjati se na površinu komponente s vrlo malom površinom za odvođenje topline.

Istovremeno, zbog široke upotrebe komponenti za površinsku montažu poput QFP i BGA, toplina koju generiraju komponente prenosi se u velikoj količini na PCB ploču. Stoga je najbolji način za rješavanje problema odvođenja topline poboljšanje kapaciteta odvođenja topline same PCB ploče koja je u izravnom kontaktu s grijaćim elementom. Provođenjem ili zračenjem.

Raspored tiskanih pločica
Termoosjetljivi uređaji postavljaju se u područje hladnog vjetra.

Uređaj za mjerenje temperature postavlja se na najtoplije mjesto.

Uređaji na istoj tiskanoj ploči trebaju biti raspoređeni što je više moguće prema njihovoj kalorijskoj vrijednosti i stupnju odvođenja topline. Uređaji s malom kalorijskom vrijednošću ili slabom otpornošću na toplinu (kao što su mali signalni tranzistori, mali integrirani krugovi, elektrolitički kondenzatori itd.) trebaju biti smješteni u struji rashladnog zraka. Na najvišoj struji (na ulazu), uređaji s velikom toplinom ili otpornošću na toplinu (kao što su energetski tranzistori, veliki integrirani krugovi itd.) postavljaju se najnizvodnije od struje rashladnog zraka.

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

Odvođenje topline tiskane ploče u opremi uglavnom ovisi o protoku zraka, stoga put protoka zraka treba proučiti tijekom projektiranja, a uređaj ili tiskana ploča trebaju biti razumno konfigurirani.

Često je teško postići strogu jednoliku raspodjelu tijekom procesa projektiranja, ali područja s previsokom gustoćom snage moraju se izbjegavati kako bi se spriječilo da vruće točke utječu na normalan rad cijelog kruga.

Ako je moguće, potrebno je analizirati toplinsku učinkovitost tiskanog kruga. Na primjer, softverski modul za analizu indeksa toplinske učinkovitosti koji se dodaje u neke profesionalne softvere za dizajn PCB-a može pomoći dizajnerima da optimiziraju dizajn kruga.

02
Komponente koje stvaraju veliku količinu topline plus radijatori i ploče za provođenje topline. Kada mali broj komponenti na tiskanoj ploči generira veliku količinu topline (manje od 3), komponentama koje stvaraju toplinu može se dodati hladnjak ili toplinska cijev. Kada se temperatura ne može sniziti, može se koristiti radijator s ventilatorom za poboljšanje učinka 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, učinak odvođenja topline nije dobar zbog loše konzistentnosti visine tijekom montaže i zavarivanja komponenti. Obično se na površinu komponente dodaje mekani termalni jastučić s promjenom faze kako bi se poboljšao učinak odvođenja topline.

03
Za opremu koja koristi slobodno konvekcijsko hlađenje zrakom, najbolje je integrirane krugove (ili druge uređaje) rasporediti vertikalno ili horizontalno.

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

05
Uređaji na istoj tiskanoj ploči trebaju biti raspoređeni što je više moguće prema njihovoj kalorijskoj vrijednosti i stupnju odvođenja topline. Uređaji s niskom kalorijskom vrijednošću ili slabom otpornošću na toplinu (kao što su tranzistori malih signala, mali integrirani krugovi, elektrolitički kondenzatori itd.) trebaju biti smješteni u struji rashladnog zraka. Na najvišoj struji (na ulazu), uređaji s velikom toplinom ili otpornošću na toplinu (kao što su energetski tranzistori, veliki integrirani krugovi itd.) postavljaju se najnizvodnije od struje rashladnog zraka.

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

07
Odvođenje topline tiskane ploče u opremi uglavnom ovisi o protoku zraka, stoga put protoka zraka treba proučiti tijekom projektiranja, a uređaj ili tiskana ploča trebaju biti razumno konfigurirani.

Kada zrak struji, uvijek ima tendenciju strujanja na mjestima s malim otporom, stoga prilikom konfiguriranja uređaja na tiskanoj ploči izbjegavajte ostavljanje velikog zračnog prostora u određenom području.

Konfiguracija više tiskanih ploča u cijelom stroju također bi trebala obratiti pozornost 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 izravno iznad grijaćeg uređaja. Najbolje je rasporediti više uređaja u vodoravnoj ravnini.

09
Uređaje s najvećom potrošnjom energije i stvaranjem topline postavite blizu najboljeg položaja za odvođenje topline. Ne postavljajte uređaje s visokim zagrijavanjem na kutove i rubove tiskane ploče, osim ako u blizini nije postavljen hladnjak. Prilikom projektiranja otpornika snage odaberite što je moguće veći uređaj i osigurajte mu dovoljno prostora za odvođenje topline prilikom podešavanja rasporeda tiskane ploče.

10
Izbjegavajte koncentraciju vrućih točaka na PCB-u, ravnomjerno rasporedite napajanje po PCB-u koliko god je to moguće i održavajte temperaturu površine PCB-a ujednačenom i konzistentnom.

Često je teško postići strogu jednoliku raspodjelu tijekom procesa projektiranja, ali područja s previsokom gustoćom snage moraju se izbjegavati kako bi se spriječilo da vruće točke utječu na normalan rad cijelog kruga.

Ako je moguće, potrebno je analizirati toplinsku učinkovitost tiskanog kruga. Na primjer, softverski modul za analizu indeksa toplinske učinkovitosti koji se dodaje u neke profesionalne softvere za dizajn PCB-a može pomoći dizajnerima da optimiziraju dizajn kruga.