A PCB World-től

Elektronikus berendezések esetén működés közben bizonyos mennyiségű hő keletkezik, ami miatt a berendezés belső hőmérséklete gyorsan megemelkedik. Ha a hőt nem oszlatják el időben, a berendezés tovább melegszik, és a túlmelegedés miatt meghibásodik. Az elektronikus berendezések megbízhatósága és teljesítménye csökken.

Ezért nagyon fontos a megfelelő hőelvezetési kezelés elvégzése az áramköri lapon. A NYÁK áramköri lap hőelvezetése nagyon fontos láncszem, ezért mi a NYÁK áramköri lap hőelvezetési technikája, beszéljük meg együtt az alábbiakban.

01
Hőelvezetés magán a NYÁK-lapon keresztül A jelenleg széles körben használt NYÁK-lapok rézbevonatú/epoxi üvegszövet hordozók vagy fenolgyanta üvegszövet hordozók, és kis mennyiségben papír alapú rézbevonatú lapokat is használnak.

Bár ezek az aljzatok kiváló elektromos tulajdonságokkal és feldolgozási tulajdonságokkal rendelkeznek, gyenge a hőelvezetésük. A nagy hőmérsékletű alkatrészek hőelvezetési módszereként szinte lehetetlen elvárni, hogy a hőt maga a NYÁK gyanta vezesse el, hanem az alkatrész felületéről a környező levegőbe vezesse el a hőt.

Azonban, mivel az elektronikai termékek beléptek az alkatrészek miniatürizálásának, a nagy sűrűségű rögzítésnek és a nagy hőmérsékletű összeszerelésnek a korszakába, nem elegendő egy nagyon kis felületű alkatrész felületére hagyatkozni a hő elvezetéséhez.

Ugyanakkor a felületszerelt alkatrészek, például a QFP és a BGA széles körű használata miatt az alkatrészek által termelt hő nagy mennyiségben átkerül a NYÁK-lapra. Ezért a hőelvezetés megoldásának legjobb módja a fűtőelemmel közvetlenül érintkező NYÁK-lap hőelvezető kapacitásának javítása. Vezetett vagy sugárzott hő.

NYÁK elrendezés
A hőérzékeny eszközöket hideg szeles területen helyezik el.

A hőmérséklet-érzékelő eszközt a legmelegebb pozícióba helyezik.

Az ugyanazon a nyomtatott áramköri lapon lévő eszközöket a lehető legtávolabb kell elrendezni fűtőértékük és hőelvezetési mértékük szerint. A kis fűtőértékű vagy rossz hőállóságú eszközöket (például kis jeltranzisztorok, kisméretű integrált áramkörök, elektrolitkondenzátorok stb.) a hűtő légáramba kell helyezni. A legfelső áramlásnál (a bejáratnál), a nagy hő- vagy hőállóságú eszközöket (például teljesítménytranzisztorok, nagyméretű integrált áramkörök stb.) a hűtő légáram legtávolabbi szakaszán kell elhelyezni.

Vízszintes irányban a nagy teljesítményű eszközöket a nyomtatott panel széléhez a lehető legközelebb helyezik el, hogy lerövidítsék a hőátadási utat; függőleges irányban a nagy teljesítményű eszközöket a nyomtatott panel tetejéhez a lehető legközelebb helyezik el, hogy csökkentsék ezen eszközök hatását más eszközök hőmérsékletére működés közben.

A berendezés nyomtatott áramköri lapjának hőelvezetése főként a légáramlástól függ, ezért a tervezés során figyelembe kell venni a légáramlás útját, és az eszközt vagy a nyomtatott áramköri lapot ésszerűen kell konfigurálni.

A tervezési folyamat során gyakran nehéz szigorúan egyenletes eloszlást elérni, de a túl nagy teljesítménysűrűségű területeket el kell kerülni, hogy a forró pontok ne befolyásolják a teljes áramkör normál működését.

Ha lehetséges, elemezni kell a nyomtatott áramkör hőhatékonyságát. Például a professzionális NYÁK-tervező szoftverekben található hőhatékonysági index elemző szoftvermodul segíthet a tervezőknek az áramköri terv optimalizálásában.

02
Nagy hőtermelő alkatrészek, valamint radiátorok és hővezető lemezek. Ha a NYÁK-ban lévő kis számú alkatrész nagy mennyiségű hőt termel (kevesebb, mint 3), hűtőborda vagy hőcső adható a hőtermelő alkatrészekhez. Ha a hőmérséklet nem csökkenthető, ventilátorral ellátott radiátor használható a hőelvezetés fokozására.

Ha a fűtőberendezések száma nagy (több mint 3), akkor nagy hőelvezető burkolatot (panelt) lehet használni, ami egy speciális hűtőborda, amelyet a fűtőberendezés NYÁK-on elfoglalt helyzetéhez és magasságához igazítanak, vagy egy nagy, lapos hűtőbordát, amelyből különböző alkatrészmagassági pozíciókat lehet kivágni. A hőelvezető burkolat integráltan van rögzítve az alkatrész felületéhez, és minden alkatrészhez érintkezik a hő elvezetése érdekében.

A hőelvezetési hatás azonban nem jó az alkatrészek összeszerelése és hegesztése során a magasság állandóságának gyengesége miatt. Általában egy puha, hőfázisváltó hőpárnát helyeznek az alkatrész felületére a hőelvezetési hatás javítása érdekében.

03
A szabad konvekciós léghűtést alkalmazó berendezések esetében az integrált áramköröket (vagy más eszközöket) a legjobb függőlegesen vagy vízszintesen elhelyezni.

04
A hőelvezetés megvalósításához ésszerű kábelezési tervet kell alkalmazni. Mivel a lemezben lévő gyanta rossz hővezető képességgel rendelkezik, és a rézfólia vonalak és lyukak jó hővezetők, a hőelvezetés fő módja a rézfólia fennmaradó arányának növelése és a hővezető lyukak számának növelése. A NYÁK hőelvezető kapacitásának értékeléséhez ki kell számítani a különböző hővezető képességű anyagokból álló kompozit anyag – a NYÁK szigetelő hordozója – egyenértékű hővezető képességét (kilenc ekvivalens).

05
Az ugyanazon a nyomtatott áramköri lapon lévő eszközöket a lehető legtávolabb kell elrendezni fűtőértékük és hőelvezetési mértékük szerint. Az alacsony fűtőértékű vagy rossz hőállóságú eszközöket (például kisjelű tranzisztorok, kisméretű integrált áramkörök, elektrolitkondenzátorok stb.) a hűtő légáramba kell helyezni. A legfelső áramlásnál (a bejáratnál), a nagy hő- vagy hőállóságú eszközöket (például teljesítménytranzisztorok, nagyméretű integrált áramkörök stb.) a hűtő légáramtól legtávolabb kell elhelyezni.

06
Vízszintes irányban a nagy teljesítményű eszközöket a nyomtatott panel széléhez a lehető legközelebb helyezik el, hogy lerövidítsék a hőátadási utat; függőleges irányban a nagy teljesítményű eszközöket a nyomtatott panel tetejéhez a lehető legközelebb helyezik el, hogy csökkentsék ezen eszközök hatását más eszközök hőmérsékletére.

07
A berendezés nyomtatott áramköri lapjának hőelvezetése főként a légáramlástól függ, ezért a tervezés során figyelembe kell venni a légáramlás útját, és az eszközt vagy a nyomtatott áramköri lapot ésszerűen kell konfigurálni.

Amikor a levegő áramlik, mindig az alacsony ellenállású helyeken igyekszik áramlani, ezért nyomtatott áramköri lapon lévő eszközök konfigurálásakor kerülje a nagy légtér egy bizonyos területen való megtartását.

A teljes gépben lévő több nyomtatott áramköri lap konfigurációjának is figyelmet kell fordítania ugyanarra a problémára.

08
A hőmérséklet-érzékeny eszközt a legalacsonyabb hőmérsékletű területen (például az eszköz alján) érdemes elhelyezni. Soha ne helyezze közvetlenül a fűtőberendezés fölé. A legjobb, ha több eszközt vízszintes síkban, eltoltan helyez el.

09
A legnagyobb energiafogyasztású és hőtermelésű eszközöket a hőelvezetés szempontjából legjobb pozíció közelébe helyezze. Ne helyezzen nagy hőmérsékletű eszközöket a nyomtatott panel sarkaira és peremére, kivéve, ha a közelében hűtőborda van elhelyezve. A teljesítményellenállás tervezésekor válasszon a lehető legnagyobb méretű eszközt, és a nyomtatott panel elrendezésének módosításakor biztosítson elegendő helyet a hőelvezetéshez.

10
Kerülje a forró pontok koncentrációját a NYÁK-on, ossza el egyenletesen a teljesítményt a NYÁK-lapon, amennyire csak lehetséges, és tartsa a NYÁK felületi hőmérsékletét egyenletesen és következetesen.

A tervezési folyamat során gyakran nehéz szigorúan egyenletes eloszlást elérni, de a túl nagy teljesítménysűrűségű területeket el kell kerülni, hogy a forró pontok ne befolyásolják a teljes áramkör normál működését.

Ha lehetséges, elemezni kell a nyomtatott áramkör hőhatékonyságát. Például a professzionális NYÁK-tervező szoftverekben található hőhatékonysági index elemző szoftvermodul segíthet a tervezőknek az áramköri terv optimalizálásában.