PCB World에서

전자 장비는 작동 중 일정량의 열이 발생하여 장비 내부 온도가 급격히 상승합니다. 열이 적시에 방출되지 않으면 장비가 계속 가열되어 과열로 인해 장치가 고장날 수 있습니다. 또한 전자 장비의 성능 신뢰성이 저하됩니다.

따라서 회로 기판의 방열 처리를 잘 하는 것이 매우 중요합니다. PCB 회로 기판의 방열은 매우 중요한 연결 고리입니다. PCB 회로 기판의 방열 기술은 무엇인지 아래에서 함께 살펴보겠습니다.

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PCB 기판 자체를 통한 방열 현재 널리 사용되는 PCB 기판은 구리 피복/에폭시 유리 천 기판 또는 페놀 수지 유리 천 기판이며, 소량의 종이 기반 구리 피복 기판이 사용됩니다.

이러한 기판은 우수한 전기적 특성과 가공 특성을 가지고 있지만, 방열성이 좋지 않습니다. 고열 부품의 방열 방법으로 PCB 자체의 수지를 통해 열이 전도되는 것을 기대하는 것은 거의 불가능하며, 부품 표면의 열을 주변 공기로 방출시키는 것이 관건입니다.

그러나 전자 제품이 부품의 소형화, 고밀도 실장, 고열 조립 시대로 접어들면서, 매우 작은 표면적을 가진 부품의 표면에만 의존하여 열을 발산하는 것만으로는 충분하지 않습니다.

동시에 QFP, BGA와 같은 표면 실장 부품의 광범위한 사용으로 인해 부품에서 발생하는 열이 PCB 기판으로 대량으로 전달됩니다. 따라서 방열 문제를 해결하는 가장 좋은 방법은 발열체와 직접 접촉하는 PCB 자체의 방열 성능을 향상시키는 것입니다. 전도 또는 복사 방식으로 방열됩니다.

PCB 레이아웃
열 감지 장치는 차가운 바람이 부는 곳에 설치됩니다.

온도 감지 장치는 가장 뜨거운 위치에 설치됩니다.

동일 인쇄 회로 기판에 있는 소자는 발열량과 방열 정도에 따라 가능한 한 배열해야 합니다. 발열량이 낮거나 내열성이 낮은 소자(예: 소신호 트랜지스터, 소형 집적 회로, 전해 콘덴서 등)는 냉각 기류에 배치해야 합니다. 열이나 내열성이 큰 소자(예: 파워 트랜지스터, 대형 집적 회로 등)는 냉각 기류의 가장 위쪽(입구)에 배치하고, 가장 아래쪽(입구)에 배치합니다.

수평 방향으로는 고전력 소자를 인쇄 기판의 가장자리에 최대한 가깝게 배치하여 열 전달 경로를 단축합니다. 수직 방향으로는 고전력 소자를 인쇄 기판의 윗부분에 최대한 가깝게 배치하여 이러한 소자가 작동할 때 다른 소자의 온도에 미치는 영향을 줄입니다.

장비 내 인쇄 회로 기판의 방열은 주로 공기 흐름에 의존하므로 설계 시 공기 흐름 경로를 연구하고 장치 또는 인쇄 회로 기판을 합리적으로 구성해야 합니다.

설계 과정에서 엄격한 균일 분포를 달성하는 것은 종종 어렵지만, 전체 회로의 정상적인 작동에 영향을 미치는 핫스팟을 방지하기 위해 전력 밀도가 너무 높은 영역은 피해야 합니다.

가능하다면 인쇄 회로의 열 효율을 분석하는 것이 필요합니다. 예를 들어, 일부 전문 PCB 설계 소프트웨어에 추가된 열 효율 지수 분석 소프트웨어 모듈은 설계자가 회로 설계를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

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고발열 부품과 라디에이터, 그리고 열전도판. PCB 내 소수의 부품에서 많은 열(3개 미만)이 발생하는 경우, 방열판이나 히트파이프를 발열 부품에 추가할 수 있습니다. 온도를 낮출 수 없는 경우, 팬이 장착된 라디에이터를 사용하여 방열 효과를 높일 수 있습니다.

발열체의 개수가 많을 경우(3개 이상), 대형 방열 커버(보드)를 사용할 수 있습니다. 이 커버는 PCB 상의 발열체 위치와 높이에 맞춰 제작된 특수 방열판이나, 크고 평평한 방열판을 사용하여 부품의 높이를 다르게 잘라냅니다. 방열 커버는 부품 표면에 일체형으로 고정되어 각 부품과 접촉하여 열을 방출합니다.

그러나 부품 조립 및 용접 시 높이의 균일성이 낮아 방열 효과가 좋지 않습니다. 일반적으로 방열 효과를 높이기 위해 부품 표면에 부드러운 열상 변화 방열 패드를 부착합니다.

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자유 대류 공기 냉각을 채택한 장비의 경우, 집적 회로(또는 기타 장치)를 수직 또는 수평으로 배치하는 것이 가장 좋습니다.

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방열을 실현하기 위해 합리적인 배선 설계를 채택하십시오. 기판의 수지는 열전도율이 낮고 구리 호일 배선과 구멍은 우수한 열전도성을 가지므로, 구리 호일 잔량 증가와 열전도 구멍 증가가 방열의 주요 수단입니다. PCB의 방열 성능을 평가하려면 열전도율이 서로 다른 여러 재료로 구성된 복합 재료, 즉 PCB 절연 기판의 등가 열전도율(9등가)을 계산해야 합니다.

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동일 인쇄 회로 기판에 있는 소자는 발열량과 방열 정도에 따라 가능한 한 배열해야 합니다. 발열량이 낮거나 내열성이 낮은 소자(소신호 트랜지스터, 소형 집적 회로, 전해 콘덴서 등)는 냉각 기류에 배치해야 합니다. 열이나 내열성이 큰 소자(파워 트랜지스터, 대형 집적 회로 등)는 냉각 기류의 가장 위쪽(입구)에 배치하고, 가장 아래쪽(냉각 기류의 가장 아래쪽)에 배치합니다.

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수평 방향으로는 고전력 소자를 인쇄 기판의 가장자리에 최대한 가깝게 배치하여 열전달 경로를 단축하고, 수직 방향으로는 고전력 소자를 인쇄 기판의 윗면에 최대한 가깝게 배치하여 이러한 소자가 다른 소자의 온도에 미치는 영향을 줄입니다.

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장비 내 인쇄 회로 기판의 방열은 주로 공기 흐름에 의존하므로 설계 시 공기 흐름 경로를 연구하고 장치 또는 인쇄 회로 기판을 합리적으로 구성해야 합니다.

공기는 흐를 때 항상 저항이 낮은 곳으로 흐르는 경향이 있으므로 인쇄 회로 기판에 장치를 구성할 때 특정 영역에 큰 공간을 두지 않도록 합니다.

전체 기계 내의 여러 인쇄 회로 기판의 구성에도 동일한 문제에 주의해야 합니다.

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온도 감지 장치는 온도가 가장 낮은 곳(예: 장치 바닥)에 두는 것이 가장 좋습니다. 가열 장치 바로 위에 두지 마세요. 여러 장치를 수평면에 엇갈리게 배치하는 것이 가장 좋습니다.

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전력 소비와 발열량이 가장 높은 소자는 방열에 가장 적합한 위치에 배치하십시오. 방열판을 가까이 배치하지 않는 한, 발열량이 높은 소자는 인쇄 회로 기판의 모서리와 주변 가장자리에 배치하지 마십시오. 전력 저항기를 설계할 때는 가능한 한 큰 소자를 선택하고, 인쇄 회로 기판의 레이아웃을 조정할 때 방열을 위한 충분한 공간을 확보하십시오.

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PCB에 핫스팟이 집중되지 않도록 하고, PCB 보드에 전력을 최대한 고르게 분배하며, PCB 표면 온도 성능을 균일하고 일관되게 유지합니다.

설계 과정에서 엄격한 균일 분포를 달성하는 것은 종종 어렵지만, 전체 회로의 정상적인 작동에 영향을 미치는 핫스팟을 방지하기 위해 전력 밀도가 너무 높은 영역은 피해야 합니다.

가능하다면 인쇄 회로의 열 효율을 분석하는 것이 필요합니다. 예를 들어, 일부 전문 PCB 설계 소프트웨어에 추가된 열 효율 지수 분석 소프트웨어 모듈은 설계자가 회로 설계를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.