Këto 10 metoda të thjeshta dhe praktike të shpërndarjes së nxehtësisë së PCB-së

Nga PCB World

Për pajisjet elektronike, gjatë funksionimit gjenerohet një sasi e caktuar nxehtësie, kështu që temperatura e brendshme e pajisjes rritet me shpejtësi. Nëse nxehtësia nuk shpërndahet me kalimin e kohës, pajisja do të vazhdojë të nxehet dhe pajisja do të dështojë për shkak të mbinxehjes. Besueshmëria e performancës së pajisjeve elektronike do të ulet.

Prandaj, është shumë e rëndësishme të kryhet një trajtim i mirë i shpërndarjes së nxehtësisë në qarkun e shtypur. Shpërndarja e nxehtësisë e qarkut të shtypur është një hallkë shumë e rëndësishme, prandaj cila është teknika e shpërndarjes së nxehtësisë e qarkut të shtypur, le ta diskutojmë së bashku më poshtë.

01
Shpërndarja e nxehtësisë përmes vetë pllakës PCB. Pllakat PCB të përdorura gjerësisht aktualisht janë substrate prej pëlhure qelqi të veshura me bakër/epoksi ose substrate prej pëlhure qelqi me rrëshirë fenolike, dhe përdoret një sasi e vogël e pllakave të veshura me bakër me bazë letre.

Edhe pse këto substrate kanë veti elektrike dhe veti përpunimi të shkëlqyera, ato kanë shpërndarje të dobët të nxehtësisë. Si një metodë shpërndarjeje e nxehtësisë për komponentët me ngrohje të lartë, është pothuajse e pamundur të pritet që nxehtësia të përçohet nga vetë rrëshira e PCB-së, por të shpërndahet nxehtësia nga sipërfaqja e komponentit në ajrin përreth.

Megjithatë, meqenëse produktet elektronike kanë hyrë në epokën e miniaturizimit të komponentëve, montimit me dendësi të lartë dhe montimit me ngrohje të lartë, nuk mjafton të mbështetemi në sipërfaqen e një komponenti me një sipërfaqe shumë të vogël për të shpërndarë nxehtësinë.

Në të njëjtën kohë, për shkak të përdorimit të gjerë të komponentëve të montuar në sipërfaqe si QFP dhe BGA, nxehtësia e gjeneruar nga komponentët transferohet në pllakën PCB në një sasi të madhe. Prandaj, mënyra më e mirë për të zgjidhur problemin e shpërndarjes së nxehtësisë është përmirësimi i kapacitetit të shpërndarjes së nxehtësisë të vetë PCB-së që është në kontakt të drejtpërdrejtë me elementin ngrohës. Të përçuar ose të rrezatuar.

Paraqitja e PCB-së
Pajisjet e ndjeshme ndaj nxehtësisë vendosen në zonën me erë të ftohtë.

Pajisja e përcaktimit të temperaturës vendoset në pozicionin më të nxehtë.

Pajisjet në të njëjtën tabelë të shtypur duhet të vendosen sa më larg që të jetë e mundur sipas vlerës së tyre kalorifike dhe shkallës së shpërndarjes së nxehtësisë. Pajisjet me vlerë të vogël kalorifike ose rezistencë të dobët ndaj nxehtësisë (siç janë transistorët e sinjalit të vogël, qarqet e integruara në shkallë të vogël, kondensatorët elektrolitikë, etj.) duhet të vendosen në rrjedhën e ajrit ftohës. Rrjedha më e sipërme (në hyrje), pajisjet me nxehtësi të madhe ose rezistencë ndaj nxehtësisë (siç janë transistorët e fuqisë, qarqet e integruara në shkallë të gjerë, etj.) vendosen më poshtë rrjedhës së ajrit ftohës.

Në drejtimin horizontal, pajisjet me fuqi të lartë vendosen sa më afër skajit të tabelës së shtypur për të shkurtuar rrugën e transferimit të nxehtësisë; në drejtimin vertikal, pajisjet me fuqi të lartë vendosen sa më afër majës së tabelës së shtypur për të zvogëluar ndikimin e këtyre pajisjeve në temperaturën e pajisjeve të tjera kur ato punojnë.

Shpërndarja e nxehtësisë së pllakës së shtypur në pajisje mbështetet kryesisht në rrjedhën e ajrit, kështu që rruga e rrjedhës së ajrit duhet të studiohet gjatë projektimit, dhe pajisja ose pllaka e qarkut të shtypur duhet të konfigurohet në mënyrë të arsyeshme.

Shpesh është e vështirë të arrihet një shpërndarje strikte uniforme gjatë procesit të projektimit, por zonat me dendësi shumë të lartë të fuqisë duhet të shmangen për të parandaluar që pikat e nxehta të ndikojnë në funksionimin normal të të gjithë qarkut.

Nëse është e mundur, është e nevojshme të analizohet efikasiteti termik i qarkut të shtypur. Për shembull, moduli i softuerit të analizës së indeksit të efikasitetit termik i shtuar në disa softuerë profesionalë të projektimit të PCB-ve mund t'i ndihmojë projektuesit të optimizojnë projektimin e qarkut.

02
Komponentë me gjenerim të lartë të nxehtësisë plus radiatorë dhe pllaka përçuese të nxehtësisë. Kur një numër i vogël komponentësh në PCB gjenerojnë një sasi të madhe nxehtësie (më pak se 3), një radiator ose tub nxehtësie mund t'i shtohet komponentëve gjenerues të nxehtësisë. Kur temperatura nuk mund të ulet, mund të përdoret një radiator me ventilator për të rritur efektin e shpërndarjes së nxehtësisë.

Kur numri i pajisjeve ngrohëse është i madh (më shumë se 3), mund të përdoret një mbulesë (pllakë) e madhe për shpërndarjen e nxehtësisë, e cila është një radiator special i personalizuar sipas pozicionit dhe lartësisë së pajisjes ngrohëse në PCB ose një radiator i madh i sheshtë. Pritini pozicione të ndryshme lartësie të komponentëve. Mbulesa e shpërndarjes së nxehtësisë është e fiksuar në mënyrë integrale në sipërfaqen e komponentit dhe është në kontakt me secilin komponent për të shpërndarë nxehtësinë.

Megjithatë, efekti i shpërndarjes së nxehtësisë nuk është i mirë për shkak të qëndrueshmërisë së dobët të lartësisë gjatë montimit dhe saldimit të komponentëve. Zakonisht, një jastëk termik i butë me ndryshim të fazës termike shtohet në sipërfaqen e komponentit për të përmirësuar efektin e shpërndarjes së nxehtësisë.

03
Për pajisjet që përdorin ftohjen e ajrit me konvekcion të lirë, është mirë që qarqet e integruara (ose pajisjet e tjera) të vendosen vertikalisht ose horizontalisht.

04
Përdorni një dizajn të arsyeshëm instalimesh elektrike për të realizuar shpërndarjen e nxehtësisë. Meqenëse rrëshira në pllakë ka përçueshmëri të dobët termike, dhe linjat dhe vrimat e fletës së bakrit janë përçues të mirë të nxehtësisë, rritja e shkallës së mbetur të fletës së bakrit dhe rritja e vrimave të përçueshmërisë së nxehtësisë janë mjetet kryesore të shpërndarjes së nxehtësisë. Për të vlerësuar kapacitetin e shpërndarjes së nxehtësisë të PCB-së, është e nevojshme të llogaritet përçueshmëria termike ekuivalente (nëntë ekuivalentë) e materialit kompozit të përbërë nga materiale të ndryshme me përçueshmëri termike të ndryshme - substrati izolues për PCB-në.

05
Pajisjet në të njëjtën tabelë të shtypur duhet të vendosen sa më larg që të jetë e mundur sipas vlerës së tyre kalorifike dhe shkallës së shpërndarjes së nxehtësisë. Pajisjet me vlerë të ulët kalorifike ose rezistencë të dobët ndaj nxehtësisë (siç janë transistorët me sinjal të vogël, qarqet e integruara në shkallë të vogël, kondensatorët elektrolitikë, etj.) duhet të vendosen në rrjedhën e ajrit ftohës. Rrjedha më e sipërme (në hyrje), pajisjet me nxehtësi të madhe ose rezistencë ndaj nxehtësisë (siç janë transistorët e fuqisë, qarqet e integruara në shkallë të gjerë, etj.) vendosen më poshtë rrjedhës së ajrit ftohës.

06
Në drejtimin horizontal, pajisjet me fuqi të lartë janë të vendosura sa më afër skajit të pllakës së shtypur për të shkurtuar rrugën e transferimit të nxehtësisë; në drejtimin vertikal, pajisjet me fuqi të lartë janë të vendosura sa më afër majës së pllakës së shtypur për të zvogëluar ndikimin e këtyre pajisjeve në temperaturën e pajisjeve të tjera.

07
Shpërndarja e nxehtësisë së pllakës së shtypur në pajisje mbështetet kryesisht në rrjedhën e ajrit, kështu që rruga e rrjedhës së ajrit duhet të studiohet gjatë projektimit, dhe pajisja ose pllaka e qarkut të shtypur duhet të konfigurohet në mënyrë të arsyeshme.

Kur ajri rrjedh, ai gjithmonë tenton të rrjedhë në vende me rezistencë të ulët, kështu që kur konfiguroni pajisje në një qark të shtypur, shmangni lënien e një hapësire të madhe ajrore në një zonë të caktuar.

Konfigurimi i shumë tabelave të qarqeve të shtypura në të gjithë makinën duhet t'i kushtojë vëmendje të njëjtit problem.

08
Pajisja e ndjeshme ndaj temperaturës vendoset më së miri në zonën me temperaturën më të ulët (si p.sh. në pjesën e poshtme të pajisjes). Mos e vendosni kurrë direkt mbi pajisjen ngrohëse. Është më mirë të vendosni disa pajisje në planin horizontal.

09
Vendosni pajisjet me konsumin më të lartë të energjisë dhe gjenerimin më të lartë të nxehtësisë pranë pozicionit më të mirë për shpërndarjen e nxehtësisë. Mos vendosni pajisje me ngrohje të lartë në qoshet dhe skajet periferike të pllakës së printuar, përveç nëse është vendosur një radiator pranë saj. Kur projektoni rezistencën e fuqisë, zgjidhni një pajisje sa më të madhe të jetë e mundur dhe sigurohuni që të ketë hapësirë të mjaftueshme për shpërndarjen e nxehtësisë kur rregulloni paraqitjen e pllakës së printuar.

10
Shmangni përqendrimin e pikave të nxehta në PCB, shpërndani energjinë në mënyrë të barabartë në pllakën e PCB sa më shumë që të jetë e mundur dhe mbajeni performancën e temperaturës së sipërfaqes së PCB-së uniforme dhe të qëndrueshme.