Från PCB World

För elektronisk utrustning genereras en viss mängd värme under drift, vilket gör att utrustningens interna temperatur stiger snabbt. Om värmen inte avleds i tid kommer utrustningen att fortsätta att värmas upp och enheten kommer att sluta fungera på grund av överhettning. Den elektroniska utrustningens tillförlitlighet och prestanda kommer att minska.

Därför är det mycket viktigt att utföra en bra värmeavledningsbehandling på kretskortet. Värmeavledningen hos PCB-kretskortet är en mycket viktig länk, så vad är värmeavledningstekniken hos PCB-kretskortet, låt oss diskutera det tillsammans nedan.

01
Värmeavledning genom själva kretskortet De för närvarande använda kretskorten är kopparbeklädda/epoxiglasvävsubstrat eller fenolhartsglasvävsubstrat, och en liten mängd pappersbaserade kopparbeklädda kort används.

Även om dessa substrat har utmärkta elektriska egenskaper och bearbetningsegenskaper, har de dålig värmeavledning. Som värmeavledningsmetod för höguppvärmda komponenter är det nästan omöjligt att förvänta sig att värme leds av själva kretskortets harts, utan avleder värme från komponentens yta till den omgivande luften.

Men i takt med att elektroniska produkter har gått in i en era av miniatyrisering av komponenter, montering med hög densitet och montering med hög värme, räcker det inte att förlita sig på ytan på en komponent med en mycket liten yta för att avleda värme.

Samtidigt, på grund av den omfattande användningen av ytmonterade komponenter som QFP och BGA, överförs den genererade värmen från komponenterna i stor utsträckning till kretskortet. Därför är det bästa sättet att lösa värmeavledningsproblemet att förbättra värmeavledningskapaciteten hos själva kretskortet som är i direkt kontakt med värmeelementet. Ledningsbunden eller strålningsbaserad.

PCB-layout
Termiskt känsliga enheter placeras i området med kall vind.

Temperaturmätningsanordningen placeras i det varmaste läget.

Komponenter på samma kretskort bör placeras så långt det är möjligt efter deras värmevärde och grad av värmeavledning. Komponenter med lågt värmevärde eller dålig värmebeständighet (såsom små signaltransistorer, småskaliga integrerade kretsar, elektrolytkondensatorer etc.) bör placeras i kylflödet. Det översta flödet (vid ingången), komponenter med hög värme- eller värmebeständighet (såsom effekttransistorer, storskaliga integrerade kretsar etc.) placeras längst nedströms kylflödet.

I horisontell riktning placeras högeffektsenheter så nära kanten av kretskortet som möjligt för att förkorta värmeöverföringsvägen; i vertikal riktning placeras högeffektsenheter så nära toppen av kretskortet som möjligt för att minska deras påverkan på temperaturen hos andra enheter när de arbetar.

Värmeavledningen från kretskortet i utrustningen är huvudsakligen beroende av luftflödet, så luftflödesvägen bör studeras under konstruktionen, och enheten eller kretskortet bör konfigureras på ett rimligt sätt.

Det är ofta svårt att uppnå en strikt jämn fördelning under designprocessen, men områden med för hög effekttäthet måste undvikas för att förhindra att heta punkter påverkar hela kretsens normala drift.

Om möjligt är det nödvändigt att analysera den termiska verkningsgraden hos den tryckta kretsen. Till exempel kan programmodulen för analys av termisk verkningsgradsindex, som läggs till i vissa professionella PCB-designprogram, hjälpa konstruktörer att optimera kretsdesignen.

02
Komponenter med hög värmeavledning plus radiatorer och värmeledande plattor. När ett litet antal komponenter i kretskortet genererar en stor mängd värme (mindre än 3) kan en kylfläns eller värmeledning läggas till de värmeavledande komponenterna. När temperaturen inte kan sänkas kan en radiator med fläkt användas för att förbättra värmeavledningseffekten.

När antalet värmeelement är stort (mer än 3) kan ett stort värmeavledningsskydd (kort) användas, vilket är en speciell kylfläns som är anpassad efter värmeelementets position och höjd på kretskortet, eller en stor platt kylfläns. Skär ut olika komponenthöjder. Värmeavledningsskyddet är integrerat fäst på komponentens yta och är i kontakt med varje komponent för att avleda värme.

Värmeavledningseffekten är dock inte bra på grund av den dåliga jämnheten i höjden under montering och svetsning av komponenterna. Vanligtvis läggs en mjuk termisk fasförändringsplatta på komponentens yta för att förbättra värmeavledningseffekten.

03
För utrustning som använder fri konvektionsluftkylning är det bäst att placera integrerade kretsar (eller andra enheter) vertikalt eller horisontellt.

04
Använd en rimlig ledningsdesign för att uppnå värmeavledning. Eftersom hartset i plattan har dålig värmeledningsförmåga, och kopparfoliens linjer och hål är goda värmeledare, är det viktigaste sättet att avleda värme genom att öka mängden återstående kopparfolie och öka antalet värmeledningshål. För att utvärdera kretskortets värmeavledningsförmåga är det nödvändigt att beräkna den ekvivalenta värmeledningsförmågan (nio ekv.) för kompositmaterialet som består av olika material med olika värmeledningsförmåga - det isolerande substratet för kretskortet.

05
Komponenter på samma kretskort bör placeras så långt det är möjligt efter deras värmevärde och grad av värmeavledning. Komponenter med lågt värmevärde eller dålig värmebeständighet (såsom småsignaltransistorer, småskaliga integrerade kretsar, elektrolytkondensatorer etc.) bör placeras i kylflödet. Det översta flödet (vid ingången), komponenter med hög värme- eller värmebeständighet (såsom effekttransistorer, storskaliga integrerade kretsar etc.) placeras längst nedströms kylflödet.

06
I horisontell riktning är högeffektsenheterna anordnade så nära kretskortets kant som möjligt för att förkorta värmeöverföringsvägen; i vertikal riktning är högeffektsenheterna anordnade så nära kretskortets ovansida som möjligt för att minska dessa enheters inverkan på temperaturen hos andra enheter.

07
Värmeavledningen från kretskortet i utrustningen är huvudsakligen beroende av luftflödet, så luftflödesvägen bör studeras under konstruktionen, och enheten eller kretskortet bör konfigureras på ett rimligt sätt.

När luft flödar tenderar den alltid att flöda på platser med lågt motstånd, så när du konfigurerar enheter på ett kretskort, undvik att lämna ett stort luftrum i ett visst område.

Konfigurationen av flera kretskort i hela maskinen bör också vara uppmärksam på samma problem.

08
Den temperaturkänsliga enheten placeras bäst i området med lägst temperatur (t.ex. enhetens undersida). Placera den aldrig direkt ovanför värmeenheten. Det är bäst att placera flera enheter horisontellt.

09
Placera enheterna med högst strömförbrukning och värmeutveckling nära den bästa positionen för värmeavledning. Placera inte höguppvärmda enheter i hörnen och perifera kanter på kretskortet, såvida inte en kylfläns är placerad i närheten. Välj en så stor enhet som möjligt när du designar effektmotståndet och se till att det finns tillräckligt med utrymme för värmeavledning när du justerar kretskortets layout.

10
Undvik koncentrationen av heta punkter på kretskortet, fördela effekten jämnt över kretskortet så mycket som möjligt och håll kretskortets yttemperaturprestanda enhetlig och konsekvent.

Det är ofta svårt att uppnå en strikt jämn fördelning under designprocessen, men områden med för hög effekttäthet måste undvikas för att förhindra att heta punkter påverkar hela kretsens normala drift.

Om möjligt är det nödvändigt att analysera den termiska verkningsgraden hos den tryckta kretsen. Till exempel kan programmodulen för analys av termisk verkningsgradsindex, som läggs till i vissa professionella PCB-designprogram, hjälpa konstruktörer att optimera kretsdesignen.