PCB基板の冷却方法
I.プリント基板の温度上昇要因の解析
プリント基板の温度上昇の直接的な原因は、回路の消費電力デバイスの存在によるものです。電子機器は消費電力が異なり、発熱量は消費電力に応じて変化する。
プリント基板の温度上昇に関する2つの現象
（１）局所的な温度上昇または大面積温度上昇。
（2）短期間の温度上昇または長期間の温度上昇。
PCBの熱消費電力を分析する際には、一般に次の観点から分析されます。
消費電力
（１）単位面積当たりの消費電力の分析。
（2）PCB基板上の消費電力の分布を分析します。
プリント基板構造
（１）プリント基板の大きさ。
（2）プリント基板の材質。
3.プリント基板の取り付け方法
（1）設置方法（縦置き、横置きなど）
（2）シール状態とケーシングからの距離。
4.放熱
（１）プリント基板表面の放射率。
（２）プリント基板と隣接表面との間の温度差、およびそれらの絶対温度。
5熱伝導
（１）ラジエータを設置する。
（2）その他の取付構造部材の伝導。
熱対流
（1）自然対流
（2）強制冷却対流。
プリント基板からの上記の要因の分析はプリント基板の温度上昇を解決するための効果的な方法です。これらの要因は、製品やシステムにおいてしばしば関連しており、依存しています。実際の状況では、温度上昇や消費電力などのパラメータを正確に計算または見積もることができます。
第二に、回路基板の冷却方法
1.ヒートシンクと熱伝導板を備えた高発熱装置
PCB内に大量の熱（3未満）を発生するデバイスがいくつかある場合は、ヒートシンクまたはヒートパイプを発熱デバイスに追加できます。温度を下げることができない場合は、ファン付きのヒートシンクを使用して放熱性を高めることができます。効果。発熱装置の数が多い場合（3つ以上）、大きな放熱カバー（プレート）を使用することができます。 PCBまたは大型平板ヒートシンク。異なるコンポーネントの上部と下部が配置されます。熱シールドは部品表面に一体的に固定されており、各部品と接触して熱を放散する。しかし、はんだ付け中の部品の一貫性が悪いため、放熱効果は良くありません。熱放散を改善するために、通常、ソフト熱相変化サーマルパッドが部品表面に追加されます。
2. PCB板自体を通した冷却
現在広く使用されているＰＣＢシートは、銅クラッド／エポキシガラスクロス基板またはフェノール樹脂ガラスクロス基板であり、少量の紙ベースの銅クラッドシートが使用されている。これらの基板は優れた電気的特性および加工特性を有するが、それらは貧弱な熱放散を有する。高発熱部品の放熱経路としては、PCB自体の樹脂から熱を逃がすのではなく、部品の表面から周囲の空気へ放熱することは期待できません。しかしながら、電子製品が小型化、高密度実装、および高熱アセンブリの時代に入ったので、非常に小さい表面積を有する部品の表面から熱を放散することは十分ではない。同時に、QFPやBGAなどの表面実装部品が多数あるため、部品から発生する熱は大量にPCBに伝達されます。したがって、放熱を解決する最善の方法は、発熱部品と直接接触しているPCB自体の放熱能力を向上させることです。実施または排出された。
3.放熱を実現するために合理的な配線設計を使用する
シート中の樹脂は熱伝導性が悪く、銅箔ラインと穴は熱の良伝導体であるため、銅箔残留率を上げ、熱伝導穴を増やすことが放熱の主な手段です。
PCBの放熱性を評価するためには、熱伝導率の異なるさまざまな材料からなる複合材料の等価熱伝導率（9 eq）を計算する必要があります。
4.自由対流空冷を使用する装置の場合、集積回路（または他の装置）を縦長または横長に配置するのが最善です。
5.同じプリント基板上のデバイスは、それらの発熱と放熱に応じてできるだけ離して配置する必要があります。低熱または低耐熱性のデバイス（小信号トランジスタ、小規模集積回路、電解コンデンサなど）を配置する必要があります。冷却用空気流の最上部の流れ（入口で）、大量の熱または熱を発生するデバイス（パワートランジスタ、大規模集積回路など）は、冷却部の最下流に配置されます。気流。
水平方向において、高電力装置は、熱伝達経路を短くするためにプリント基板の端部にできるだけ接近して配置される。垂直方向では、高電力デバイスはプリント基板の最上部にできるだけ近く配置され、これらのデバイスが動作している間に他のデバイスの温度を下げます。影響。
7.温度に敏感なデバイスは、最も温度の低い場所（デバイスの底面など）に配置する必要があります。加熱装置の真上に置かないでください。複数の装置は、水平面上で互い違いに配置されることが好ましい。
8.デバイス内のプリント基板の熱放散は主に空気の流れに依存するため、設計時に空気の流路を検討し、デバイスまたはプリント基板を適切に構成する必要があります。空気が流れると、空気は抵抗の低い場所を流れる傾向があります。したがって、プリント基板上にデバイスを構成するときは、特定の領域に大きな空間を残さないでください。同じ問題は、機械全体における複数のプリント回路基板の構成においても留意されるべきである。
9. PCB上のホットスポットの集中を避け、できる限りPCB上に電力を均等に分散させ、PCB表面の温度性能を均一かつ一定に保ちます。設計プロセス中に厳密な一様分布を達成することはしばしば困難であるが、回路全体の正常動作に影響を及ぼすホットスポットを回避するために、電力密度が高すぎる領域を回避することが必要である。必要に応じて、プリント回路の熱性能解析を実行する必要があります。たとえば、プロのPCB設計ソフトウェアに追加された熱性能指数解析ソフトウェアモジュールは、設計者が回路設計を最適化するのに役立ちます。
10.最大の消費電力と最大の発熱量を持つデバイスを、放熱に最適な場所の近くに配置します。ヒートシンクが近くに配置されている場合を除き、プリント基板の隅や周縁部に熱の高いデバイスを置かないでください。電力抵抗器を設計するときは、できるだけ大きなデバイスを選択し、プリント基板のレイアウトを調整するときは放熱のために十分なスペースを確保してください。
11.高放熱デバイスは、それらが基板に接続されているとき、それらの間の熱抵抗を最小限に抑える必要があります。熱特性要件をよりよく満たすために、（熱シリカゲルの層のような）いくつかの熱伝導材料をチップの底面に使用することができ、デバイスが熱を放散させるために一定の接触面積が維持される。
デバイスと基板との接続：
（1）デバイスのリード線の長さを最小限にします。
（2）大電力デバイスを選択するときは、リード材料の熱伝導率を考慮し、可能であれば、リードの最大断面積を選択するようにします。
（3）ピン数の多いデバイスを選択してください。
13デバイスのパッケージ選択：
（1）熱設計を検討するときは、デバイスのパッケージ説明と熱伝導率に注意してください。
（２）基板とデバイスパッケージとの間に良好な熱伝導経路を提供することを考慮すべきである。
（３）熱伝導経路上の空気の仕切りは避けなければならず、この場合、熱伝導材料を充填に使用することができる。
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