Ових 10 једноставних и практичних метода за одвођење топлоте на штампаним плочама

Из света ПЦБ-а

Код електронске опреме, током рада се ствара одређена количина топлоте, тако да унутрашња температура опреме брзо расте. Ако се топлота не одведе на време, опрема ће наставити да се загрева и уређај ће отказати због прегревања. Поузданост електронске опреме и перформансе ће се смањити.

Стога је веома важно спровести добар третман за одвођење топлоте на штампаној плочи. Одвођење топлоте ПЦБ плоче је веома важна карика, па која је техника одвођења топлоте ПЦБ плоче, хајде да је заједно размотримо у наставку.

01
Одвођење топлоте кроз саму ПЦБ плочу Тренутно се широко користе ПЦБ плоче као подлоге од бакра/епоксидне стаклене тканине или подлоге од фенолне смоле као стаклене тканине, а користи се и мала количина папирних плоча обложених бакром.

Иако ове подлоге имају одлична електрична својства и својства обраде, имају лоше одвођење топлоте. Као метода одвођења топлоте за компоненте које се загревају, готово је немогуће очекивати да топлоту проводи сама смола штампане плоче, већ да се топлота одводи са површине компоненте у околни ваздух.

Међутим, како су електронски производи ушли у еру минијатуризације компоненти, монтаже високе густине и склапања са високим загревањем, није довољно ослањати се на површину компоненте са веома малом површином за расипање топлоте.

Истовремено, због широке употребе компоненти за површинску монтажу као што су QFP и BGA, топлота коју генеришу компоненте преноси се на штампану плочу у великој количини. Стога је најбољи начин за решавање проблема дисипације топлоте побољшање капацитета дисипације топлоте саме штампане плоче која је у директном контакту са грејним елементом. Проводно или зрачно.

Распоред штампане плоче
Термички осетљиви уређаји се постављају у подручју хладног ветра.

Уређај за мерење температуре поставља се на најтоплије место.

Уређаји на истој штампаној плочи треба да буду распоређени што је више могуће према њиховој калоријској вредности и степену одвођења топлоте. Уређаји са малом калоријском вредношћу или слабом отпорношћу на топлоту (као што су мали сигнални транзистори, мала интегрисана кола, електролитички кондензатори итд.) треба да буду постављени у проток ваздуха за хлађење. У највишој тачки тока (на улазу), уређаји са великом топлотом или отпорношћу на топлоту (као што су енергетски транзистори, велика интегрисана кола итд.) постављају се најниже низводно од протока ваздуха за хлађење.

У хоризонталном смеру, уређаји велике снаге се постављају што ближе ивици штампане плоче како би се скратио пут преноса топлоте; у вертикалном смеру, уређаји велике снаге се постављају што ближе врху штампане плоче како би се смањио утицај ових уређаја на температуру других уређаја током рада.

Расипање топлоте штампане плоче у опреми углавном зависи од протока ваздуха, тако да путању протока ваздуха треба проучити током пројектовања, а уређај или штампана плоча треба разумно конфигурисати.

Често је тешко постићи строгу равномерну расподелу током процеса пројектовања, али подручја са превисоком густином снаге морају се избегавати како би се спречило да вруће тачке утичу на нормалан рад целог кола.

Ако је могуће, потребно је анализирати термичку ефикасност штампаног кола. На пример, софтверски модул за анализу индекса термичке ефикасности који се додаје у неке професионалне софтвере за дизајн штампаних плоча може помоћи дизајнерима да оптимизују дизајн кола.

02
Компоненте које генеришу велику количину топлоте плус радијатори и плоче за проводљивост топлоте. Када мали број компоненти на штампаној плочи генерише велику количину топлоте (мање од 3), компонентама које генеришу топлоту може се додати хладњак или топлотна цев. Када се температура не може снизити, може се користити радијатор са вентилатором за побољшање ефекта одвођења топлоте.

Када је број грејних уређаја велики (више од 3), може се користити велики поклопац (плоча) за одвођење топлоте, који је посебан хладњак прилагођен положају и висини грејног уређаја на штампаној плочи или велики равни хладњак. Исеците различите положаје висине компоненти. Поклопац за одвођење топлоте је интегрално причвршћен за површину компоненте и контактира сваку компоненту како би одводио топлоту.

Међутим, ефекат одвођења топлоте није добар због лоше конзистентности висине током монтаже и заваривања компоненти. Обично се на површину компоненте додаје мека термална подлога са променом фазне температуре како би се побољшао ефекат одвођења топлоте.

03
За опрему која користи слободно конвекцијско хлађење ваздухом, најбоље је поставити интегрисана кола (или друге уређаје) вертикално или хоризонтално.

04
Усвојите разуман дизајн ожичења како бисте остварили одвођење топлоте. Пошто смола у плочи има лошу топлотну проводљивост, а линије и рупе бакарне фолије су добри проводници топлоте, повећање преостале количине бакарне фолије и повећање рупа за проводљивост топлоте су главни начини одвођења топлоте. Да би се проценио капацитет одвођења топлоте штампане плоче, потребно је израчунати еквивалентну топлотну проводљивост (девет еквивалената) композитног материјала састављеног од различитих материјала са различитом топлотном проводљивошћу - изолационе подлоге за штампану плочу.

05
Уређаји на истој штампаној плочи треба да буду распоређени што је више могуће према њиховој калоријској вредности и степену одвођења топлоте. Уређаји са ниском калоријском вредношћу или лошом отпорношћу на топлоту (као што су мали сигнални транзистори, мала интегрисана кола, електролитички кондензатори итд.) треба да буду постављени у проток ваздуха за хлађење. У најгорњем току (на улазу), уређаји са великом топлотом или отпорношћу на топлоту (као што су енергетски транзистори, велика интегрисана кола итд.) постављају се најниже низводно од протока ваздуха за хлађење.

06
У хоризонталном смеру, уређаји велике снаге су распоређени што ближе ивици штампане плоче како би се скратио пут преноса топлоте; у вертикалном смеру, уређаји велике снаге су распоређени што ближе врху штампане плоче како би се смањио утицај ових уређаја на температуру других уређаја.

07
Расипање топлоте штампане плоче у опреми углавном зависи од протока ваздуха, тако да путању протока ваздуха треба проучити током пројектовања, а уређај или штампана плоча треба разумно конфигурисати.

Када ваздух струји, он увек тежи да струји на местима са малим отпором, па приликом конфигурисања уређаја на штампаној плочи избегавајте остављање великог ваздушног простора у одређеном подручју.

Конфигурација више штампаних плоча у целој машини такође треба да обрати пажњу на исти проблем.

08
Уређај осетљив на температуру је најбоље поставити у подручје са најнижом температуром (као што је дно уређаја). Никада га не постављајте директно изнад грејног уређаја. Најбоље је распоредити више уређаја у распореду на хоризонталној равни.

09
Поставите уређаје са највећом потрошњом енергије и генерисањем топлоте близу најбољег положаја за одвођење топлоте. Не постављајте уређаје са високим загревањем на углове и периферне ивице штампане плоче, осим ако у близини није постављен хладњак. Приликом пројектовања отпорника снаге, изаберите што је могуће већи уређај и обезбедите довољно простора за одвођење топлоте приликом подешавања распореда штампане плоче.

10
Избегавајте концентрацију врућих тачака на штампаној плочи, равномерно распоредите напајање по штампаној плочи колико год је то могуће и одржавајте температуру површине штампане плоче уједначеном и конзистентном.