Cómo lidiar con el enfriamiento de la placa PCB
I. Análisis de los factores de aumento de temperatura de las placas de circuito impreso.
La causa directa del aumento de temperatura de la placa impresa se debe a la existencia de dispositivos de consumo de energía del circuito. Los dispositivos electrónicos tienen diferentes grados de consumo de energía, y la intensidad de generación de calor varía con el consumo de energía.
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Dos fenómenos de aumento de temperatura en tablas impresas:
(1) aumento de la temperatura local o aumento de la temperatura del área grande;
(2) Aumento de temperatura a corto plazo o aumento de temperatura a largo plazo.
Al analizar el consumo de energía térmica de PCB, generalmente se analiza desde los siguientes aspectos.
Consumo de energía eléctrica
(1) Análisis del consumo de energía por unidad de área;
(2) Analizar la distribución del consumo de energía en la placa PCB.
2. Estructura del tablero impreso.
(1) el tamaño de la tabla impresa;
(2) El material del tablero impreso.
3. Cómo instalar el tablero impreso.
(1) Método de instalación (como instalación vertical, instalación horizontal);
(2) Condición de sellado y distancia de la carcasa.
4. radiación térmica
(1) la emisividad de la superficie del tablero impreso;
(2) la diferencia de temperatura entre el tablero impreso y la superficie adyacente y su temperatura absoluta;
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5 conduccion de calor
(1) instalar un radiador;
(2) Conducción de otros elementos estructurales de montaje.
6. Convección de calor.
(1) convección natural;
(2) Convección de enfriamiento forzado.
El análisis de los factores anteriores del PCB es una forma efectiva de resolver el aumento de temperatura de la placa impresa. Estos factores a menudo están relacionados y dependen de un producto y sistema. La mayoría de los factores deben analizarse de acuerdo con la situación real, solo para un caso específico. En condiciones reales, los parámetros como el aumento de la temperatura y el consumo de energía se pueden calcular o estimar correctamente.
En segundo lugar, el método de refrigeración de la placa de circuito
1. Dispositivo generador de calor con disipador de calor y placa conductora de calor.
Cuando hay algunos dispositivos en la PCB que generan una gran cantidad de calor (menos de 3), se puede agregar un disipador de calor o una tubería de calor al dispositivo generador de calor. Cuando no se puede bajar la temperatura, se puede usar un disipador de calor con un ventilador para mejorar la disipación del calor. efecto. Cuando la cantidad de dispositivos generadores de calor es grande (más de 3), se puede usar una gran cubierta (placa) que disipa el calor, que es un disipador de calor dedicado personalizado según la posición y la altura del dispositivo generador de calor en el PCB o un disipador de calor de placa plana grande. Se colocan las partes superior e inferior de los diferentes componentes. La pantalla térmica está fijada integralmente a la superficie del componente y está en contacto con cada componente para disipar el calor. Sin embargo, debido a la poca consistencia de los componentes durante la soldadura, el efecto de disipación de calor no es bueno. Una almohadilla térmica de cambio de fase térmica suave generalmente se agrega a la superficie del componente para mejorar la disipación de calor.
2. Enfriamiento a través de la placa PCB.
Las hojas de PCB que se utilizan actualmente son los sustratos de tela de vidrio con revestimiento de cobre / epoxi o los sustratos de tela de vidrio de resina fenólica, y se utiliza una pequeña cantidad de hojas de revestimiento de cobre con base de papel. Aunque estos sustratos tienen excelentes propiedades eléctricas y propiedades de procesamiento, tienen una mala disipación de calor. Como ruta de disipación de calor para componentes de alta generación de calor, casi no se espera que conduzca el calor desde la resina de la PCB, sino que disipe el calor de la superficie del componente al aire circundante. Sin embargo, como los productos electrónicos han entrado en la era de la miniaturización, el montaje de alta densidad y el ensamblaje de alto calor, no es suficiente disipar el calor de la superficie de un componente con un área de superficie muy pequeña. Al mismo tiempo, debido a la gran cantidad de componentes de montaje en superficie, como QFP y BGA, el calor generado por los componentes se transfiere a la PCB en una gran cantidad. Por lo tanto, la mejor manera de resolver la disipación de calor es mejorar la capacidad de disipación de calor de la PCB en contacto directo con los componentes que generan calor. Realizado o emitido.
3. Use un diseño de cableado razonable para lograr la disipación de calor
Dado que la resina en la lámina tiene una conductividad térmica pobre, y la línea de lámina de cobre y el orificio son buenos conductores del calor, el aumento de la relación residual de la lámina de cobre y el aumento del orificio de conducción de calor son los medios principales de disipación del calor.
Para evaluar la capacidad de disipación de calor de una PCB, es necesario calcular la conductividad térmica equivalente (nueve eq) de un material compuesto compuesto por varios materiales que tienen diferentes coeficientes de conductividad térmica.
4. Para los dispositivos que utilizan refrigeración por aire de convección libre, es mejor organizar los circuitos integrados (u otros dispositivos) de manera verticalmente larga o horizontalmente larga.
5. Los dispositivos en la misma tabla impresa deben colocarse lo más lejos posible de acuerdo con su generación de calor y su disipación de calor. Deben colocarse dispositivos con poco calor o poca resistencia al calor (como pequeños transistores de señal, circuitos integrados a pequeña escala, condensadores electrolíticos, etc.). El flujo más alto (en la entrada) del flujo de aire de refrigeración, el dispositivo que genera una gran cantidad de calor (como un transistor de potencia, un circuito integrado a gran escala, etc.) se coloca en la parte más baja de la refrigeración flujo de aire.
6. En la dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia se colocan lo más cerca posible del borde de la placa impresa para acortar el recorrido de transferencia de calor; en la dirección vertical, los dispositivos de alta potencia se colocan lo más cerca posible de la parte superior de la placa impresa para reducir la temperatura de otros dispositivos mientras estos dispositivos están funcionando. Impacto.
7. Los dispositivos sensibles a la temperatura deben colocarse en el área de temperatura más baja (como la parte inferior del dispositivo). No lo coloque directamente encima del dispositivo de calentamiento. Los dispositivos múltiples están preferiblemente escalonados en un plano horizontal.
8. La disipación de calor de la placa de circuito impreso en el dispositivo depende principalmente del flujo de aire, por lo que la ruta del flujo de aire debe estudiarse durante el diseño, y la placa del dispositivo o circuito impreso debe configurarse correctamente. Cuando el aire fluye, tiende a fluir en un lugar con poca resistencia. Por lo tanto, al configurar el dispositivo en la placa de circuito impreso, evite dejar un espacio de aire grande en un área determinada. El mismo problema se debe tener en cuenta en la configuración de varias placas de circuito impreso en toda la máquina.
Fábrica de montaje de PCB consignada
9. Evite la concentración de puntos calientes en la PCB, distribuya la potencia de manera uniforme en la PCB tanto como sea posible y mantenga el rendimiento de temperatura de la superficie de la PCB de manera uniforme y constante. A menudo es difícil lograr una distribución uniforme y estricta durante el proceso de diseño, pero es necesario evitar áreas donde la densidad de potencia es demasiado alta, para evitar que los puntos calientes afecten el funcionamiento normal de todo el circuito. Si es necesario, es necesario realizar un análisis de rendimiento térmico de los circuitos impresos. Por ejemplo, los módulos de software de análisis de índice de rendimiento térmico agregados en algún software de diseño de PCB profesional pueden ayudar a los diseñadores a optimizar el diseño del circuito.
10. Coloque el dispositivo con el mayor consumo de energía y la máxima generación de calor cerca de la mejor ubicación para disipar el calor. No coloque un dispositivo con un calor más alto en las esquinas y los bordes periféricos de la placa impresa a menos que se coloque un disipador de calor cerca de él. Cuando diseñe la resistencia de potencia, elija un dispositivo más grande tanto como sea posible, y tenga suficiente espacio para disipar el calor cuando ajuste la disposición de la placa impresa.
11. Los dispositivos de alta disipación de calor deben minimizar la resistencia térmica entre ellos cuando están conectados al sustrato. Para cumplir mejor con los requisitos de las características térmicas, se pueden utilizar algunos materiales conductores térmicos (como una capa de gel de sílice térmico) en la superficie inferior del chip, y se mantiene cierta área de contacto para que el dispositivo disipe el calor.
12. Conexión dispositivo a sustrato:
(1) Minimice la longitud de los cables del dispositivo;
(2) Al seleccionar un dispositivo de alta potencia, se debe considerar la conductividad térmica del material del cable y, si es posible, tratar de seleccionar la sección transversal máxima del cable;
(3) Seleccione un dispositivo con una gran cantidad de pines.
Selección de paquete para 13 dispositivos:
(1) Al considerar el diseño térmico, preste atención a la descripción del paquete del dispositivo y su conductividad térmica;
(2) Se debe considerar la posibilidad de proporcionar una buena trayectoria de conducción térmica entre el sustrato y el paquete del dispositivo;
(3) Deben evitarse las particiones de aire en la trayectoria de conducción de calor, y si este es el caso, se puede usar un material conductor de calor para el llenado.
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