PCB World-ისგან
ელექტრონული მოწყობილობების შემთხვევაში, მუშაობის დროს გარკვეული რაოდენობის სითბო გამოიყოფა, რის გამოც მოწყობილობის შიდა ტემპერატურა სწრაფად იზრდება. თუ სითბო დროულად არ გაიფანტება, მოწყობილობა გააგრძელებს გაცხელებას და გადახურების გამო მოწყობილობა გაფუჭდება. ელექტრონული მოწყობილობების საიმედოობა და მუშაობა შემცირდება.
ამიტომ, ძალიან მნიშვნელოვანია მიკროსქემის დაფაზე კარგი სითბოს გაფრქვევის დამუშავების ჩატარება. PCB მიკროსქემის დაფის სითბოს გაფრქვევა ძალიან მნიშვნელოვანი რგოლია, ასე რომ, რა არის PCB მიკროსქემის დაფის სითბოს გაფრქვევის ტექნიკა, მოდით განვიხილოთ იგი ქვემოთ.
01
სითბოს გაფრქვევა თავად PCB დაფის მეშვეობით. ამჟამად ფართოდ გამოყენებული PCB დაფები არის სპილენძის/ეპოქსიდური მინის ქსოვილის სუბსტრატები ან ფენოლური ფისის მინის ქსოვილის სუბსტრატები და მცირე რაოდენობით გამოიყენება ქაღალდის ბაზაზე დამზადებული სპილენძის საფარით დაფარული დაფები.
მიუხედავად იმისა, რომ ამ სუბსტრატებს აქვთ შესანიშნავი ელექტრული თვისებები და დამუშავების თვისებები, მათ აქვთ დაბალი სითბოს გაფრქვევა. მაღალი გათბობის მქონე კომპონენტების სითბოს გაფრქვევის მეთოდის სახით, თითქმის შეუძლებელია ველოდოთ, რომ სითბო თავად PCB-ის ფისმა გაატაროს, მაგრამ სითბო კომპონენტის ზედაპირიდან გარემომცველ ჰაერში გაფანტოს.
თუმცა, რადგან ელექტრონული პროდუქტები კომპონენტების მინიატურიზაციის, მაღალი სიმკვრივის მონტაჟისა და მაღალი გათბობისადმი მდგრადი აწყობის ეპოქაში შევიდა, სითბოს გასაფანტად ძალიან მცირე ზედაპირის ფართობის მქონე კომპონენტის ზედაპირზე დაყრდნობა საკმარისი არ არის.
ამავდროულად, ზედაპირზე დასამონტაჟებელი კომპონენტების, როგორიცაა QFP და BGA, ფართო გამოყენების გამო, კომპონენტების მიერ გამომუშავებული სითბო დიდი რაოდენობით გადაეცემა PCB დაფას. ამიტომ, სითბოს გაფრქვევის პრობლემის გადაჭრის საუკეთესო გზაა თავად PCB დაფის სითბოს გაფრქვევის უნარის გაუმჯობესება, რომელიც პირდაპირ კონტაქტშია გამათბობელ ელემენტთან. გამტარი ან გამოსხივებული.
PCB განლაგება
თერმულად მგრძნობიარე მოწყობილობები მოთავსებულია ცივი ქარის ზონაში.
ტემპერატურის საზომი მოწყობილობა მოთავსებულია ყველაზე ცხელ პოზიციაზე.
ერთსა და იმავე დაფაზე განთავსებული მოწყობილობები მაქსიმალურად უნდა განლაგდეს მათი კალორიულობისა და სითბოს გაფრქვევის ხარისხის მიხედვით. დაბალი კალორიულობის ან დაბალი თბოგამძლეობის მქონე მოწყობილობები (მაგალითად, მცირე სიგნალის ტრანზისტორები, მცირე მასშტაბის ინტეგრირებული სქემები, ელექტროლიტური კონდენსატორები და ა.შ.) უნდა განთავსდეს გამაგრილებელი ჰაერის ნაკადში. ყველაზე ზედა ნაკადი (შესასვლელში), მაღალი თბოგამძლეობის ან თბოგამძლეობის მქონე მოწყობილობები (მაგალითად, დენის ტრანზისტორები, დიდი მასშტაბის ინტეგრირებული სქემები და ა.შ.) განთავსდება გამაგრილებელი ჰაერის ნაკადის ყველაზე ქვემოთ.
ჰორიზონტალური მიმართულებით, მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობები მოთავსებულია დაბეჭდილი დაფის კიდესთან რაც შეიძლება ახლოს, რათა შემცირდეს სითბოს გადაცემის გზა; ვერტიკალური მიმართულებით, მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობები მოთავსებულია დაბეჭდილი დაფის ზედა ნაწილთან რაც შეიძლება ახლოს, რათა შემცირდეს ამ მოწყობილობების გავლენა სხვა მოწყობილობების ტემპერატურაზე მათი მუშაობის დროს.
აღჭურვილობაში დაბეჭდილი დაფის სითბოს გაფრქვევა ძირითადად ჰაერის ნაკადზეა დამოკიდებული, ამიტომ დიზაინის დროს უნდა შესწავლილ იქნას ჰაერის ნაკადის გზა და მოწყობილობა ან დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა გონივრულად უნდა იყოს კონფიგურირებული.
დიზაინის პროცესში ხშირად რთულია მკაცრი ერთგვაროვანი განაწილების მიღწევა, მაგრამ თავიდან უნდა იქნას აცილებული ძალიან მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივის მქონე ადგილები, რათა თავიდან იქნას აცილებული ცხელი წერტილების გავლენა მთელი წრედის ნორმალურ მუშაობაზე.
თუ შესაძლებელია, აუცილებელია დაბეჭდილი სქემის თერმული ეფექტურობის ანალიზი. მაგალითად, ზოგიერთ პროფესიონალურ PCB დიზაინის პროგრამულ უზრუნველყოფაში დამატებული თერმული ეფექტურობის ინდექსის ანალიზის პროგრამული უზრუნველყოფის მოდული დიზაინერებს სქემის დიზაინის ოპტიმიზაციაში დაეხმარება.
02
მაღალი სითბოს გამომუშავების კომპონენტები, პლუს რადიატორები და სითბოს გამტარი ფირფიტები. როდესაც PCB-ზე კომპონენტების მცირე რაოდენობა გამოიმუშავებს დიდი რაოდენობით სითბოს (3-ზე ნაკლებს), სითბოს გამომუშავების კომპონენტებს შეიძლება დაემატოს რადიატორი ან სითბოს მილი. როდესაც ტემპერატურის დაწევა შეუძლებელია, სითბოს გაფრქვევის ეფექტის გასაძლიერებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ვენტილატორიანი რადიატორი.
როდესაც გამათბობელი მოწყობილობების რაოდენობა დიდია (3-ზე მეტი), შესაძლებელია დიდი სითბოს გამაფრქვეველი საფარის (დაფის) გამოყენება, რომელიც წარმოადგენს სპეციალურ გამაგრილებელს, რომელიც მორგებულია გამათბობელი მოწყობილობის პოზიციისა და სიმაღლის მიხედვით PCB-ზე, ან დიდი ბრტყელი გამაგრილებლის გამოყენება, რომელიც გამოჭრილია კომპონენტის სხვადასხვა სიმაღლის პოზიციებზე. სითბოს გამაფრქვეველი საფარი ინტეგრალურად არის დამაგრებული კომპონენტის ზედაპირზე და ის ეხება თითოეულ კომპონენტს სითბოს გასაფანტად.
თუმცა, სითბოს გაფრქვევის ეფექტი არ არის კარგი კომპონენტების აწყობისა და შედუღების დროს სიმაღლის ცუდი თანმიმდევრულობის გამო. როგორც წესი, კომპონენტის ზედაპირზე ემატება რბილი თერმული ფაზის ცვლილების თერმული ბალიში სითბოს გაფრქვევის ეფექტის გასაუმჯობესებლად.
03
თავისუფალი კონვექციური ჰაერის გაგრილებით აღჭურვილი აღჭურვილობისთვის საუკეთესოა ინტეგრირებული სქემების (ან სხვა მოწყობილობების) ვერტიკალურად ან ჰორიზონტალურად განთავსება.
04
სითბოს გაფრქვევის უზრუნველსაყოფად გამოიყენეთ გონივრული გაყვანილობის დიზაინი. რადგან ფირფიტაში არსებულ ფისს აქვს დაბალი თბოგამტარობა, ხოლო სპილენძის ფოლგის ხაზები და ხვრელები კარგი თბოგამტარებია, სპილენძის ფოლგის დარჩენილი სიჩქარის გაზრდა და თბოგამტარობის ხვრელების გაზრდა სითბოს გაფრქვევის ძირითადი საშუალებებია. PCB-ის სითბოს გაფრქვევის უნარის შესაფასებლად, აუცილებელია გამოვთვალოთ სხვადასხვა მასალისგან შემდგარი კომპოზიტური მასალის ეკვივალენტური თბოგამტარობა (ცხრა ეკვივალენტი) - სხვადასხვა თბოგამტარობის მქონე მასალისგან - PCB-ის საიზოლაციო სუბსტრატი.
05
ერთსა და იმავე დაფაზე განთავსებული მოწყობილობები მაქსიმალურად უნდა იყოს განლაგებული მათი კალორიულობისა და სითბოს გაფრქვევის ხარისხის მიხედვით. დაბალი კალორიულობის ან ცუდი თბოგამძლეობის მქონე მოწყობილობები (მაგალითად, მცირე სიგნალის ტრანზისტორები, მცირე მასშტაბის ინტეგრირებული სქემები, ელექტროლიტური კონდენსატორები და ა.შ.) უნდა განთავსდეს გამაგრილებელი ჰაერის ნაკადში. ყველაზე ზედა ნაკადი (შესასვლელში), მაღალი თბოგამძლეობის ან თბოგამძლეობის მქონე მოწყობილობები (მაგალითად, დენის ტრანზისტორები, დიდი მასშტაბის ინტეგრირებული სქემები და ა.შ.) უნდა განთავსდეს გამაგრილებელი ჰაერის ნაკადის ყველაზე ქვემოთ.
06
ჰორიზონტალური მიმართულებით, მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობები განლაგებულია დაბეჭდილი დაფის კიდესთან რაც შეიძლება ახლოს, რათა შემცირდეს სითბოს გადაცემის გზა; ვერტიკალური მიმართულებით, მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობები განლაგებულია დაბეჭდილი დაფის ზედა ნაწილთან რაც შეიძლება ახლოს, რათა შემცირდეს ამ მოწყობილობების გავლენა სხვა მოწყობილობების ტემპერატურაზე.
07
აღჭურვილობაში დაბეჭდილი დაფის სითბოს გაფრქვევა ძირითადად ჰაერის ნაკადზეა დამოკიდებული, ამიტომ დიზაინის დროს უნდა შესწავლილ იქნას ჰაერის ნაკადის გზა და მოწყობილობა ან დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფა გონივრულად უნდა იყოს კონფიგურირებული.
როდესაც ჰაერი მიედინება, ის ყოველთვის დაბალი წინაღობის მქონე ადგილებში მიედინება, ამიტომ მოწყობილობების დაბეჭდილ მიკროსქემზე კონფიგურაციისას, მოერიდეთ გარკვეულ ტერიტორიაზე დიდი საჰაერო სივრცის დატოვებას.
მთელ მანქანაში მრავალი დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფის კონფიგურაციამ ასევე ყურადღება უნდა მიაქციოს იმავე პრობლემას.
08
ტემპერატურისადმი მგრძნობიარე მოწყობილობა საუკეთესოდ არის განთავსებული ყველაზე დაბალი ტემპერატურის მქონე ადგილას (მაგალითად, მოწყობილობის ქვედა ნაწილში). არასოდეს განათავსოთ ის პირდაპირ გამათბობელი მოწყობილობის ზემოთ. უმჯობესია რამდენიმე მოწყობილობა ჰორიზონტალურ სიბრტყეზე მოათავსოთ.
09
ყველაზე მაღალი ენერგომოხმარებისა და სითბოს გამომუშავების მქონე მოწყობილობები სითბოს გაფრქვევისთვის საუკეთესო პოზიციასთან ახლოს მოათავსეთ. მაღალი გათბობის მქონე მოწყობილობები დაბეჭდილი დაფის კუთხეებსა და პერიფერიულ კიდეებზე არ მოათავსოთ, თუ მის მახლობლად რადიატორი არ არის განთავსებული. სიმძლავრის რეზისტორის დიზაინის შექმნისას, მაქსიმალურად დიდი ზომის მოწყობილობა აირჩიეთ და დაბეჭდილი დაფის განლაგების რეგულირებისას, მას სითბოს გაფრქვევისთვის საკმარისი ადგილი უნდა ჰქონდეს.
10
მოერიდეთ ცხელი წერტილების კონცენტრაციას PCB-ზე, მაქსიმალურად თანაბრად გადაანაწილეთ სიმძლავრე PCB დაფაზე და შეინარჩუნეთ PCB ზედაპირის ტემპერატურის ერთგვაროვანი და თანმიმდევრული მაჩვენებლები.
დიზაინის პროცესში ხშირად რთულია მკაცრი ერთგვაროვანი განაწილების მიღწევა, მაგრამ თავიდან უნდა იქნას აცილებული ძალიან მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივის მქონე ადგილები, რათა თავიდან იქნას აცილებული ცხელი წერტილების გავლენა მთელი წრედის ნორმალურ მუშაობაზე.
თუ შესაძლებელია, აუცილებელია დაბეჭდილი სქემის თერმული ეფექტურობის ანალიზი. მაგალითად, ზოგიერთ პროფესიონალურ PCB დიზაინის პროგრამულ უზრუნველყოფაში დამატებული თერმული ეფექტურობის ინდექსის ანალიზის პროგრამული უზრუნველყოფის მოდული დიზაინერებს სქემის დიზაინის ოპტიმიზაციაში დაეხმარება.