印刷電路板溫度升高的幾個因素及其解決方案
- 發表時間:2021-04-07 11:33:33
- 來源:印刷電路板
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摘要:眾所周知,電子設備運行過程中產生的熱量會導致設備內部溫度迅速升高。如果不及時散熱,設備將繼續升溫,并且設備會因過熱而發生故障,并且電子設備的可靠性會降低。因此,消散板非常重要。以下是潤澤五洲為您分享的相關經驗!
PCB溫升的直接因素是功耗部件的存在,并且發熱強度隨功耗的變化而變化。
溫升有兩種現象。
1,局部溫升或全區溫升;
2.短期溫升或長期溫升。
由于詳細的原因,通常從以下幾個方面對它們進行分析。
1.電力消耗
(1)單位面積功耗分析;
(2)分析PCB上的功耗分布。
2.PCB的結構
(1)大小;
(2)材料。
3.如何安裝PCB
(1)安裝方式(如垂直安裝,水平安裝);
(2)密封條件和與機殼的距離。
4.熱輻射
(1)PCB表面的發射率;
(2)PCB與相鄰表面之間的溫差及其絕對溫度;
5.導熱
(一)安裝散熱器;
(2)其他安裝結構構件的導通。
6.熱對流
(1)自然對流;
(2)強制冷卻對流。
從PCB上分析以上因素是解決PCB溫升的有效方法。潤澤五洲認為,這些因素通常與產品和系統相關,并且相互依賴。大多數因素應根據實際情況進行分析。僅針對特定的實際情況,才能正確計算或估算溫度升高和功耗等參數。
解決方案
具有散熱器和導熱板的高熱量產生裝置
當PCB中有少量零件產生大量熱量(少于3個)時,可以將散熱器或熱管添加到設備中。當無法降低溫度時,可以使用帶風扇的散熱器來增強散熱效果。當零件數量較大(超過3個)時,可以使用較大的散熱蓋(板),該散熱蓋是根據PCB或PC上發熱裝置的位置和高度定制的專用散熱器。大型平板散熱器。放置不同組件的上部和下部。隔熱罩整體地固定在部件表面上,并且與每個部件接觸以散發熱量。然而,由于在焊接過程中組件的一致性差,因此散熱效果不好。
通過PCB本身進行冷卻
當前廣泛使用的PCB是覆銅/環氧玻璃布基板或酚醛樹脂玻璃布基板,并且使用少量的紙基覆銅板。盡管這些基板具有優異的電性能和加工性能,但是它們的散熱性很差。作為高發熱部件的散熱路徑,很難期望從PCB本身的樹脂傳導熱量,而是將熱量從部件表面散發到周圍的空氣中。然而,隨著電子產品進入小型化,高密度安裝和高熱量組裝的時代,僅從表面積很小的部件表面散發熱量是不夠的。同時,由于大量的表面安裝組件(例如QFP和BGA),組件產生的熱量大量傳遞到PCB。因此,解決散熱的最佳方法是提高與發熱元件直接接觸的PCB本身的散熱能力。傳導或發射。
使用合理的布局設計以實現散熱
由于電路板上的樹脂導熱性較差,并且銅線和孔是良好的熱導體,PCB潤澤認為增加銅的殘留比率和增加導熱孔是散熱的主要手段。
為了評估PCB的散熱能力,有必要計算由具有不同導熱系數的各種材料組成的復合材料的等效導熱系數。
對于使用自由對流空氣冷卻的設備,最好以垂直較長的方式或水平較長的方式來布置集成電路(或其他裝置)。
應根據它們的發熱和散熱量將它們放置在同一PCB上。應放置低熱量或耐熱性較差的設備(例如小信號晶體管,小規模集成電路,電解電容器等)。冷卻氣流的最高流(在入口處),產生大量熱量或熱量的設備(例如功率晶體管,大規模集成電路等)位于冷卻的最下游空氣流動。
在水平方向上,大功率元件應盡可能靠近PCB的邊緣放置,以縮短傳熱路徑。在垂直方向上,大功率組件應盡可能靠近PCB的頂部放置,以降低其他組件在運行時的溫度。
對溫度敏感的組件應放置在溫度最低的區域(例如設備的底部)。請勿將其直接放在加熱設備上方。多個裝置優選地在水平面上交錯。
器件中PCB的散熱主要取決于氣流,因此在設計過程中應研究氣流路徑,并正確配置器件或PCB。當空氣流動時,它傾向于在低阻力的地方流動。因此,在印刷電路板上配置設備時,請避免在一定區域內留有較大的空氣空間。在整個機器中的多個印刷電路板的配置中應注意相同的問題。
避免將熱點集中在PCB上,將功率盡可能均勻地分配到PCB上,并保持PCB表面的溫度性能均勻一致。在設計過程中通常很難實現嚴格的均勻分布,但是有必要避免功率密度過高的區域,以免熱點影響整個電路的正常工作。如有必要,有必要對印刷電路進行熱性能分析。例如,某些專業的PCB設計軟??件中添加的熱性能指標分析軟件模塊可以幫助設計人員優化電路設計。
將具有最高功耗和最大發熱量的組件放在散熱最佳的位置附近。除非將散熱片放在印刷電路板的角落和外圍邊緣,否則請勿將其加熱。設計功率電阻器時,請盡可能選擇更大的設備,并在調整印刷電路板布局時留有足夠的散熱空間。
高散熱裝置連接到基板時,應使它們之間的熱阻最小。為了更好地滿足熱特性要求,可以在芯片的底面上使用一些導熱材料(例如一層導熱硅膠),并保持一定的接觸面積,以使器件散熱。
組件與基板的連接
(1)最小化組件引線的長度;
(2)在選擇大功率元件時,應考慮引線材料的導熱性,并應盡可能選擇最大橫截面的引線;
(3)選擇帶有大量引腳的組件。
設備包裝選擇
(1)在考慮散熱設計時,請注意組件的包裝說明及其導熱系數;
(2)應考慮在襯底與器件封裝之間提供良好的導熱路徑;
(3)在熱傳導路徑上應避免空氣分隔。在這種情況下,可以使用導熱材料進行填充。
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