İşte PCB ısı dağılımını sağlayan 10 basit ve pratik yöntem

PCB World'den

Elektronik cihazlar, çalışma sırasında belirli bir miktarda ısı üretir ve bu da cihazın iç sıcaklığının hızla yükselmesine neden olur. Isı zamanında dağıtılmazsa, cihaz ısınmaya devam eder ve aşırı ısınma nedeniyle cihaz arızalanır. Elektronik cihazların güvenilirliği ve performansı azalır.

Bu nedenle, devre kartında iyi bir ısı dağılımı işlemi yapmak çok önemlidir. PCB devre kartının ısı dağılımı çok önemli bir bağlantıdır, bu nedenle PCB devre kartının ısı dağılımı tekniği nedir, aşağıda birlikte tartışalım.

01
PCB kartının kendisinden ısı dağılımı Günümüzde yaygın olarak kullanılan PCB kartları bakır kaplı/epoksi cam bez alt tabakalar veya fenolik reçine cam bez alt tabakalardır ve az miktarda kağıt bazlı bakır kaplı kartlar da kullanılmaktadır.

Bu alt tabakalar mükemmel elektriksel özelliklere ve işleme özelliklerine sahip olsalar da, ısı dağılımı zayıftır. Yüksek ısıya dayanıklı bileşenler için bir ısı dağıtım yöntemi olarak, PCB'nin reçinesi tarafından ısının iletilmesini beklemek neredeyse imkansızdır; bunun yerine, bileşenin yüzeyinden çevredeki havaya ısı dağıtılması beklenir.

Ancak elektronik ürünler, bileşenlerin minyatürleştirildiği, yüksek yoğunluklu montaj ve yüksek ısılı montaj çağına girdiğinden, ısıyı dağıtmak için çok küçük yüzey alanına sahip bir bileşenin yüzeyine güvenmek yeterli değildir.

Aynı zamanda, QFP ve BGA gibi yüzeye monte bileşenlerin yaygın kullanımı nedeniyle, bileşenlerin ürettiği ısı büyük miktarda PCB kartına aktarılır. Bu nedenle, ısı dağılımı sorununu çözmenin en iyi yolu, ısıtma elemanıyla doğrudan temas halinde olan PCB'nin ısı dağılım kapasitesini artırmaktır. İletim veya ışınım yoluyla.

PCB düzeni
Soğuk rüzgarlı bölgeye ısıya duyarlı cihazlar yerleştirilir.

Sıcaklık algılama cihazı en sıcak konuma yerleştirilir.

Aynı baskılı devre kartı üzerindeki cihazlar, mümkün olduğunca kalorifik değerlerine ve ısı yayılım derecelerine göre düzenlenmelidir. Düşük kalorifik değere veya düşük ısı direncine sahip cihazlar (küçük sinyal transistörleri, küçük ölçekli entegre devreler, elektrolitik kapasitörler vb.) soğutma hava akışına yerleştirilmelidir. En üstteki akış (girişte), büyük ısı veya ısı direncine sahip cihazlar (güç transistörleri, büyük ölçekli entegre devreler vb.) soğutma hava akışının en alt akışına yerleştirilir.

Yatay yönde, yüksek güçlü cihazlar, ısı transfer yolunu kısaltmak için mümkün olduğunca baskılı devre kartının kenarına yakın yerleştirilir; dikey yönde, yüksek güçlü cihazlar, çalışırken diğer cihazların sıcaklığı üzerindeki bu cihazların etkisini azaltmak için mümkün olduğunca baskılı devre kartının tepesine yakın yerleştirilir.

Ekipmanlardaki baskılı devre kartının ısı dağılımı esas olarak hava akışına bağlıdır, bu nedenle tasarım sırasında hava akış yolu incelenmeli ve cihaz veya baskılı devre kartı makul şekilde yapılandırılmalıdır.

Tasarım sürecinde sıkı bir homojen dağılım elde etmek çoğu zaman zordur, ancak sıcak noktaların tüm devrenin normal çalışmasını etkilemesini önlemek için güç yoğunluğunun çok yüksek olduğu alanlardan kaçınılmalıdır.

Mümkünse, baskılı devrenin termal verimliliğinin analiz edilmesi gerekir. Örneğin, bazı profesyonel PCB tasarım yazılımlarına eklenen termal verimlilik endeksi analiz yazılımı modülü, tasarımcıların devre tasarımını optimize etmelerine yardımcı olabilir.

02
Yüksek ısı üreten bileşenler, radyatörler ve ısı ileten plakalar. PCB'deki az sayıda bileşen yüksek miktarda ısı ürettiğinde (3'ten az), ısı üreten bileşenlere bir ısı emici veya ısı borusu eklenebilir. Sıcaklık düşürülemiyorsa, ısı dağılımını artırmak için fanlı bir radyatör kullanılabilir.

Isıtma cihazı sayısı fazlaysa (3'ten fazla), PCB üzerindeki ısıtma cihazının konumuna ve yüksekliğine göre özelleştirilmiş özel bir ısı emici olan büyük bir ısı dağıtım kapağı (kartı) veya farklı bileşen yükseklik konumlarını kesen büyük, düz bir ısı emici kullanılabilir. Isı dağıtım kapağı, bileşenin yüzeyine entegre olarak bükülür ve ısıyı dağıtmak için her bileşenle temas eder.

Ancak, bileşenlerin montajı ve kaynaklanması sırasında yükseklik tutarlılığının zayıf olması nedeniyle ısı dağılımı etkisi iyi değildir. Genellikle, ısı dağılımı etkisini iyileştirmek için bileşenin yüzeyine yumuşak bir termal faz değişim termal ped eklenir.

03
Serbest konveksiyonlu hava soğutmayı benimseyen ekipmanlarda, entegre devrelerin (veya diğer cihazların) dikey veya yatay olarak düzenlenmesi en iyisidir.

04
Isı dağılımını sağlamak için makul bir kablolama tasarımı benimseyin. Plakadaki reçinenin ısı iletkenliği düşük olduğundan ve bakır folyo hatları ve delikleri iyi ısı iletkenleri olduğundan, bakır folyonun kalan oranını ve ısı iletim deliklerini artırmak, ısı dağılımının ana yoludur. PCB'nin ısı dağılım kapasitesini değerlendirmek için, farklı ısı iletkenliğine sahip çeşitli malzemelerden oluşan kompozit malzemenin (PCB için yalıtım alt tabakası) eşdeğer ısı iletkenliğini (dokuz eşdeğer) hesaplamak gerekir.

05
Aynı baskılı devre kartı üzerindeki cihazlar, mümkün olduğunca kalorifik değerlerine ve ısı yayılım derecelerine göre düzenlenmelidir. Düşük kalorifik değere veya düşük ısı direncine sahip cihazlar (küçük sinyal transistörleri, küçük ölçekli entegre devreler, elektrolitik kapasitörler vb.) soğutma hava akışına yerleştirilmelidir. En üstteki akışta (girişte), büyük ısı veya ısı direncine sahip cihazlar (güç transistörleri, büyük ölçekli entegre devreler vb.) soğutma hava akışının en alt akışına yerleştirilir.

06
Yatay yönde, yüksek güçlü cihazlar, ısı transfer yolunu kısaltmak için mümkün olduğunca baskılı devre kartının kenarına yakın yerleştirilir; dikey yönde ise, yüksek güçlü cihazlar, diğer cihazların sıcaklığı üzerindeki bu cihazların etkisini azaltmak için mümkün olduğunca baskılı devre kartının tepesine yakın yerleştirilir.

07
Ekipmanlardaki baskılı devre kartının ısı dağılımı esas olarak hava akışına bağlıdır, bu nedenle tasarım sırasında hava akış yolu incelenmeli ve cihaz veya baskılı devre kartı makul şekilde yapılandırılmalıdır.

Hava akımı her zaman düşük dirençli yerlerden akma eğilimindedir, bu nedenle baskılı devre kartı üzerinde cihazları yapılandırırken belirli bir alanda büyük hava boşluğu bırakmaktan kaçının.

Tüm makinedeki birden fazla baskılı devre kartının konfigürasyonunda da aynı soruna dikkat edilmelidir.

08
Sıcaklığa duyarlı cihaz, en düşük sıcaklığa sahip alana (örneğin cihazın altına) yerleştirilmelidir. Asla doğrudan ısıtma cihazının üzerine yerleştirmeyin. Birden fazla cihazı yatay düzlemde kademeli olarak yerleştirmek en iyisidir.

09
En yüksek güç tüketimine ve ısı üretimine sahip cihazları, ısı dağılımı için en iyi konuma yakın bir yere yerleştirin. Yakınına bir soğutucu yerleştirilmedikçe, yüksek ısı üreten cihazları baskılı devre kartının köşelerine ve kenar kısımlarına yerleştirmeyin. Güç direncini tasarlarken mümkün olduğunca büyük bir cihaz seçin ve baskılı devre kartının yerleşimini ayarlarken ısı dağılımı için yeterli alana sahip olduğundan emin olun.

10
PCB üzerinde sıcak noktaların yoğunlaşmasını önleyin, gücü PCB kartına mümkün olduğunca eşit şekilde dağıtın ve PCB yüzey sıcaklık performansının düzgün ve tutarlı olmasını sağlayın.