Frá PCB World

Í rafeindabúnaði myndast ákveðinn hiti við notkun, þannig að innra hitastig búnaðarins hækkar hratt. Ef hitinn dreifist ekki tímanlega mun búnaðurinn halda áfram að hitna og tækið mun bila vegna ofhitnunar. Áreiðanleiki rafeindabúnaðarins mun minnka.

Þess vegna er mjög mikilvægt að framkvæma góða varmadreifingarmeðferð á rafrásarborðinu. Varmadreifing rafrásarborðsins er mjög mikilvægur hlekkur, svo hver er varmadreifingartækni rafrásarborðsins, við skulum ræða það saman hér að neðan.

01
Varmadreifing í gegnum prentplötuna sjálfa. Nú á dögum eru prentplötur sem eru mikið notaðar koparhúðaðar/epoxýglerþekjuundirlag eða fenólplastefniundirlag og lítið magn af pappírsbundnum koparhúðuðum plötum er notað.

Þó að þessi undirlag hafi framúrskarandi rafmagns- og vinnslueiginleika, þá hafa þau lélega varmaleiðni. Sem varmaleiðniaðferð fyrir íhluti sem hitna mikið er næstum ómögulegt að búast við að hiti fari í gegnum plastefnið í prentplötunni sjálfri, heldur dreifi hiti frá yfirborði íhlutsins út í umhverfisloftið.

Hins vegar, þar sem rafeindavörur hafa gengið inn í tímabil smækkunar íhluta, mikillar þéttleika í uppsetningar og mikillar hitasamsetningar, er ekki nóg að reiða sig á yfirborð íhluta með mjög lítið yfirborðsflatarmál til að dreifa hita.

Á sama tíma, vegna mikillar notkunar á yfirborðsfestum íhlutum eins og QFP og BGA, flyst hitinn sem myndast af íhlutunum í miklu magni til prentplötunnar. Þess vegna er besta leiðin til að leysa varmadreifingu að bæta varmadreifingargetu prentplötunnar sjálfrar sem er í beinni snertingu við hitunarþáttinn. Hvort sem um er að ræða leiðni eða geislun.

PCB skipulag
Hitanæm tæki eru sett á svæði þar sem kalt vindur bíður.

Hitamælirinn er settur á heitasta staðinn.

Raðað skal tækjum á sama prentplötunni eftir því hversu mikið hita þau dreifast og hvernig þau geta. Tæki með lágt hitagildi eða lélega hitaþol (eins og litlir merkjatransistorar, smárásar, rafgreiningarþéttar o.s.frv.) ættu að vera staðsett í kæliloftstreyminu. Efsta straumurinn (við innganginn) og tæki með mikla hitaþol (eins og afltransistorar, stórrásar o.s.frv.) eru staðsett neðst í kæliloftstreyminu.

Í láréttri átt eru öflug tæki staðsett eins nálægt brún prentplötunnar og mögulegt er til að stytta varmaleiðina; í lóðréttri átt eru öflug tæki staðsett eins nálægt efri brún prentplötunnar og mögulegt er til að draga úr áhrifum þessara tækja á hitastig annarra tækja þegar þau eru í gangi.

Varmadreifing prentaðra rafrása í búnaðinum er aðallega háð loftflæði, þannig að loftflæðisleiðin ætti að vera rannsökuð við hönnunina og tækið eða prentaða rafrásarborðið ætti að vera stillt á sanngjarnan hátt.

Það er oft erfitt að ná strangri, jafnri dreifingu í hönnunarferlinu, en forðast verður svæði með of mikla aflþéttleika til að koma í veg fyrir að heitir blettir hafi áhrif á eðlilega virkni alls hringrásarinnar.

Ef mögulegt er er nauðsynlegt að greina varmanýtni prentaðra rafrása. Til dæmis getur hugbúnaðareining fyrir greiningu á varmanýtnivísitölu, sem er bætt við í sumum faglegum prentuðum rafrásarhönnunarhugbúnaði, hjálpað hönnuðum að hámarka rafrásahönnunina.

02
Íhlutir sem mynda mikinn hita ásamt ofnum og varmaleiðandi plötum. Þegar fáir íhlutir í prentplötunni mynda mikinn hita (minna en 3) er hægt að bæta við hitasvelli eða hitapípu við íhlutina sem mynda hita. Þegar ekki er hægt að lækka hitastigið er hægt að nota ofn með viftu til að auka varmadreifingu.

Þegar fjöldi hitunartækja er mikill (meira en 3) er hægt að nota stóra hitadreifingarhlíf (spjald), sem er sérstakur kælir sem er sérsniðinn eftir staðsetningu og hæð hitunartækisins á prentplötunni, eða stóran, flatan kælir sem sker út mismunandi hæðarstöður íhluta. Hitadreifingarhlífin er samþætt beygð á yfirborð íhlutsins og snertir hvern íhlut til að dreifa hita.

Hins vegar er varmadreifingaráhrifin ekki góð vegna lélegrar hæðarstöðu við samsetningu og suðu íhluta. Venjulega er mjúkur hitaleiðandi fasabreytingarhitapúði settur á yfirborð íhlutsins til að bæta varmadreifingaráhrifin.

03
Fyrir búnað sem notar frjálsa loftkælingu með varmaflutningi er best að raða samþættum hringrásum (eða öðrum tækjum) lóðrétt eða lárétt.

04
Notið skynsamlega raflögnahönnun til að tryggja varmadreifingu. Þar sem plastefnið í plötunni hefur lélega varmaleiðni og koparþynnulínur og göt eru góðir varmaleiðarar, eru að auka eftirstandandi magn koparþynnu og varmaleiðniholur helstu leiðirnar til varmadreifingar. Til að meta varmadreifingargetu prentplötunnar er nauðsynlegt að reikna út jafngilda varmaleiðni (níu jafngildi) samsetts efnis sem samanstendur af ýmsum efnum með mismunandi varmaleiðni - einangrunarundirlag prentplötunnar.

05
Raðað skal tækjum á sama prentplötunni eftir því hversu vel þau eru hitastillt og hversu vel þau dreifast. Tæki með lágt hitagildi eða lélega hitaþol (eins og smáramerkjatransistorar, smárásar, rafgreiningarþéttar o.s.frv.) ættu að vera staðsett í kæliloftstreyminu. Efsta straumurinn (við innganginn) og tæki með mikla hitaþol (eins og aflstransistorar, stórrásar o.s.frv.) eru staðsett neðst fyrir kæliloftstreymið.

06
Í láréttri átt eru öflugu tækin staðsett eins nálægt brún prentplötunnar og mögulegt er til að stytta varmaleiðina; í lóðréttri átt eru öflugu tækin staðsett eins nálægt efri brún prentplötunnar og mögulegt er til að draga úr áhrifum þessara tækja á hitastig annarra tækja.

07
Varmadreifing prentaðra rafrása í búnaðinum er aðallega háð loftflæði, þannig að loftflæðisleiðin ætti að vera rannsökuð við hönnunina og tækið eða prentaða rafrásarborðið ætti að vera stillt á sanngjarnan hátt.

Þegar loft streymir hefur það alltaf tilhneigingu til að streyma á stöðum með litla viðnám, svo þegar tæki eru sett upp á prentuðu rafrásarborði skal forðast að skilja eftir stórt loftrými á ákveðnu svæði.

Uppsetning margra prentaðra rafrása í allri vélinni ætti einnig að huga að sama vandamáli.

08
Best er að setja hitanæma tækið þar sem hitinn er lægstur (eins og neðst á tækinu). Setjið það aldrei beint fyrir ofan hitunartækið. Best er að raða mörgum tækjum lárétt saman.

09
Setjið tækin sem nota mesta orku og mynda mesta varma nálægt bestu staðsetningunni fyrir varmadreifingu. Setjið ekki tæki sem valda miklum hita á horn og jaðarbrúnir prentaðrar plötunnar nema kælibúnaður sé staðsettur nálægt þeim. Þegar aflviðnám er hannað skal velja eins stærra tæki og mögulegt er og tryggja að það hafi nægilegt rými fyrir varmadreifingu þegar prentaða plötunni er stillt.

10
Forðist að hita bletti myndist á prentplötunni, dreifið aflinu jafnt á prentplötuna eins mikið og mögulegt er og haldið yfirborðshitastigi prentplötunnar einsleitum og stöðugum.

Það er oft erfitt að ná strangri, jafnri dreifingu í hönnunarferlinu, en forðast verður svæði með of mikla aflþéttleika til að koma í veg fyrir að heitir blettir hafi áhrif á eðlilega virkni alls hringrásarinnar.

Ef mögulegt er er nauðsynlegt að greina varmanýtni prentaðra rafrása. Til dæmis getur hugbúnaðareining fyrir greiningu á varmanýtnivísitölu, sem er bætt við í sumum faglegum prentuðum rafrásarhönnunarhugbúnaði, hjálpað hönnuðum að hámarka rafrásahönnunina.