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PCB熱設計のいくつかの方法

1 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。




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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。


2つの高熱発生装置プラスヒートシンク、熱伝導プレート

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することができます。

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(3つより多い)場合、大きな放熱カバー(プレート)を使用することができ、これは、発熱装置の位置および高さに従ってカスタマイズされた専用のヒートシンクである。 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低いため、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。


3自由対流空冷を使用する装置の場合は、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。

4放熱を達成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。




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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。

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配置する必要があります。

低熱または低耐熱性の装置(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)は、冷却の際に配置する必要があります。

冷却空気流の最下流には、空気流の最上流(入口にある)、高熱または耐熱性のある装置(パワートランジスタ、大規模集積回路など)が配置されています。

6水平方向では、高出力デバイスをプリント基板の端にできるだけ近づけて配置し、熱伝達経路を短くします。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づけて配置され、これらのデバイスの動作中に他のデバイスの温度を下げます。影響します。


7機器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正しく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。




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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。

8温度に敏感な機器は最も温度の低い場所(機器の底面など)に配置し、加熱機器の真上に置かないでください。複数の機器を水平面内でずらすのが望ましいです。


9最大の消費電力と最大の発熱を持つデバイスを最適な放熱位置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ない限り、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。

10 RFパワーアンプまたはLED PCBは金属ベース基板を使用しています。

11 PCB上のホットスポットの集中を避け、できるだけ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。

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