một số bộ phận và điện cứng trong đường điện sẽ tạo ra sự nóng trong bảng mạch. Nếu chấp nhận nhiệt của một PCB cao, những chất độ cao này có thể gây hư hỏng. bạn có thể sử dụng bộ tản nhiệt hoặc quạt, nhưng không đủ. Hơn nữa, chúng làm cho các bộ điều khiển nhiều hơn và các quạt tăng tiêu thụ năng lượng.
Giải pháp tốt nhất là tạo ra một kế hoạch quản lý sự nhiệt mà xem xét cả sự kháng nhiệt và hệ số dẫn hướng nhiệt. Chiến lược này nên giữ nhiệt độ cao nhất của bảng điều khiển với nhiệt độ môi trường để đảm bảo các bộ phận hoạt động tốt nhất. Chúng tôi đã nghiên cứu chống nhiệt một PCB và làm thế nào để cải thiện thiết kế để tối đa hóa việc giải nhiệt.
nội dung
cản nhiệt pcb là gì và tại sao nó quan trọng?
điều gì xác định sức đề kháng nhiệt của tấm pcb?
phương pháp đo nhiệt của bảng mạch in
Được thiết kế để giảm chống nhiệt
một vật liệu nền thống thay thế
kỹ năng quản lý nhiệt trong quá trình sản xuất
tóm tắt
cản nhiệt pcb là gì và tại sao nó quan trọng?
chấn độ nhiệt pcb là số đảo của hệ số dẫn nhiệt của bảng mạch điện. Nó xác định tốc độ mà một vật liệu PCB cho phép sự nóng đi ra khỏi nguồn. Nói cách khác, nó hiển thị tốc độ truyền nhiệt từ vùng nóng sang vùng lạnh trên bảng mạch.
Hai kết nối của mức đồng (hướng tản nhiệt và đĩa hợp nhiệt/ đĩa hợp nhiệt) sẽ ảnh hưởng đến chấp nhận nhiệt.
Các lỗ trong PCB
Các lỗ hộp giải nhiệt sự nổi nhiệt từ các cấu phần, trong khi các đĩa hàn phân bố nhiệt đều nhau trên bảng mạch trong quá trình hàn.
một vài bộ tản nhiệt trên một pcb
Sự tích nhiệt quá nhiều ở một vùng cụ thể có thể dẫn đến các lỗ gãy hoặc hư hỏng của các linh kiện hoạt động.
Sự tích tụ nhiệt quá mức gây ra sự hư hỏng của các bộ phận
điều gì xác định sức đề kháng nhiệt của tấm pcb?
Các thuộc tính vật liệu của mặt cơ bản và sự sắp xếp của các cấu phần dẫn/ đồng trong một PCB quyết định sự chấp nhận nhiệt. Những điều này nên hữu ích trong việc thiết kế các chiến lược quản lý nhiệt trong quá trình thiết kế bo mạch chủ.
mục tiêu của chiến lược này là giảm sức đề kháng nhiệt, nó nên hiển thị như sau:
sự sắp xếp tốt nhất của các thành phần điện tử
Các bộ phận nào cần có quạt hoặc bộ tản nhiệt
vị trí của các lỗ hốp nhiệt tốt nhất ở gần các linh kiện nhiệt
làm mát bồn rửa
phương pháp đo nhiệt của bảng mạch in
có ba cách để đo nhiệt độ.
đo độ dẫn nhiệt
cách điển hình nhất để đo nhiệt là sử dụng khả năng dẫn nhiệt. tính toán khả năng dẫn nhiệt là một quá trình đơn giản trong khi điện chấn là số ngược của khả năng dẫn nhiệt.
Hiển thị hình ảnh Infrared của một PCB nóng
phương pháp bảo vệ nhiệt
Bởi vì một mặt phẳng của bảng mạch là hai chiều, việc đo sự chấp nhật của một bảng mạch hoàn chỉnh nhưng không được lắp ráp lại dễ dàng hơn và nhanh hơn bằng phương pháp này.
Quá trình này bao gồm việc đo nhiệt độ trên cả hai mặt của một PCB khi nhiệt được chuyển từ một điểm nóng sang một vùng lạnh hơn. Đây là một phương pháp trực tiếp để đo đường dẫn nhiệt và có thể được sử dụng để tính toán đường dẫn nhiệt và chấp nhận nhiệt.
Phương pháp 3-Omega
Quá trình nhiệt điện này bao gồm sử dụng một bộ sửa độ điện xoay chiều tới một tần số đặc biệt để làm nóng các bộ điện mạch. quá trình này tạo ra hiệu ứng nhiệt theo chu kỳ với tần suất gấp đôi.
máy sưởi điện tử
Nhiệt độ đo sẽ hiển thị tín hiệu bao gồm tần số làm nóng và thành phần tần số 3 lần, do đó được đặt tên là 3Ω.
Độ dẫn nhiệt tương ứng với cường độ của thành phần số và hình dạng của bảng mạch. tuy nhiên, phương pháp này chỉ có hiệu quả với các biphene nhỏ.
kết quả
Bạn có thể đã nhận ra rằng cả ba phương pháp này dẫn đến một cách trực tiếp dẫn đến sự dẫn nhiệt. Do vậy, bạn nên sử dụng một máy tính chấp nhận nhiệt PCB để xác định chấp nhận nhiệt, bởi vì nó chứa tất cả các tham số cần thiết để tính toán độ dẫn hướng nhiệt và sau đó cho phép tính đảo ngược.
Được thiết kế để giảm chống nhiệt
sau đây là ba cách để giảm nhiệt độ.
sử dụng vật liệu dẫn nhiệt cao
cách hiệu quả nhất để giảm chống nhiệt là sử dụng các vật liệu có khả năng dẫn nhiệt cao. Do vậy, các bảng mạch với các cấu phần tạo nhiệt nên sử dụng đồng trong các mức mặt phẳng để cung cấp một đường dẫn dòng nhiệt nhanh và chất chất. Như một sự lựa chọn, bạn có thể sử dụng một bộ điện đất nằm trong hoặc một bộ nguồn điện cho bộ điều khiển cao tới tần số cao hay tốc độ cao. Chúng sẽ có nhiều mục đích khác nhau, vì chúng cũng giúp cô lập và cung cấp chặn EMI bên ngoài.
các thiết bị nhiễu điện tử đặc biệt
đặt đệm đồng dưới bộ phận làm nóng
Đặt một đĩa hàn dưới một cấu phần nhiệt giúp loại bỏ sự nóng khỏi bộ bề mặt. Các đĩa hàn này thường có các lỗ nối vào nền nằm đất bên trong mà hình ảnh này che khuất các cấu phần.
máy tính bảng và các lỗ hổng trong kính hiển vi
Một số linh kiện có một con chip được kết nối với một đĩa hàn nhiệt nên được hàn trực tiếp vào một đĩa hàn nhiệt để truyền nhiệt lớn nhất. Tuy nhiên, bạn cần lưu ý rằng việc đặt quá nhiều hoặc quá lớn các lỗ hốp có thể dẫn đến vật liệu hàn xuyên qua trong quá trình lắp ráp bảng mạch.
sử dụng đồng nặng hơn
dây đồng nặng hơn hoặc dày hơn có thể chạy dòng điện cao hơn với điện trở tối thiểu. Sự khức điện có thể dẫn đến nhiệt độ cao, vì vậy nếu mạch điện phải hoạt động với công lượng lớn, các mảnh đồng dày hơn sẽ duy trì một nhiệt độ thấp hơn.
một vật liệu nền thống thay thế
một cách hiệu quả khác để giảm sự chấp nhận nhiệt là sử dụng một vật liệu nền thay thế. vật liệu chất lượng điển hình là fr 4. dẫn điện của nó thấp hơn nhiều so với kim loại và gốm, khoảng 1,0 w/ (m-k). Giá trị này tương tự với khả năng dẫn điện của các tấm lưới tương thích với tần số cao khác như Isola và Rogers.
một vài bảng mạch in fr 4
Tuy nhiên, kim loại và gốm có khả năng dẫn nhiệt cao hơn, làm cho nó hấp dẫn hơn khi nói đến quản lý nhiệt.
đồ gốm
Độ dẫn nhiệt của vật liệu gốm là 20-300 W / (m-K). vì vậy, nó rất thích hợp cho việc đặt bên dưới hoặc gần các linh kiện điện tử nhiệt độ. ngoài ra, nó có thể loại bỏ nhu cầu của quạt hoặc bộ tản nhiệt lớn.
gốm sứ cũng có lợi thế là sự giãn nở nhiệt gần gũi hơn với đồng hơn FR4. vì vậy, nó giảm thiểu điểm mỏng và cắt nối trên các lỗ. tuy nhiên, vật liệu này rất mỏng và rất dễ bị gãy (fr 4 là linh hoạt).
các đường điều khiển và các lỗ trên các bộ phận tử
Một số vật liệu gốm bao gồm như sau: ni-tơ, nhôm, silicon và nhôm.
lõi kim loại
Một lõi kim loại PCB thường có một tấm kim loại nhôm có khả năng dẫn nhiệt 239 W / (m-K). Bạn có thể kết nối mảng này với một mức đất gần để tạo một mức chống EFI bổ sung. Bên cạnh khả năng dẫn điện tốt hơn, lõi kim loại cũng mang lại sức mạnh cơ học và độ linh hoạt tốt hơn so với gốm sứ. Các hệ thống LED công suất thường sử dụng các bảng mạch in với lõi kim loại, vì các điện đầu khiển nhiệt lượng nhiều.
LED công suất cao trên PCB nhôm
kỹ năng quản lý nhiệt trong quá trình sản xuất
khi chọn các linh kiện và một bản vẽ bộ phận tính để xem xét các hệ số nhiệt độ
Như đã nói, các thuộc tính vật liệu và các cấu phần của bảng mạch điện quyết định các cấu phần và chấp nhận nhiệt. Do vậy, bạn nên chọn các cấu phần và các mặt phẳng PCB với các tham số hiệu ứng và nhiệt độ. ví dụ, nhôm là vật liệu dẫn truyền nhiệt nhanh hơn fr 4.
để có đủ không gian cho các bộ phận công suất cao
các cấu phần nóng được đặt rất nhỏ trên bảng mạch. sự phân bố này nên giảm thiểu các điểm nóng mà có thể gây ra các vấn đề trong quá trình tuân thủ các linh kiện.
các thiết bị bởi các thiết bị bởi các thiết bị bởi các thiết bị bợ nhôm trắng
Sử dụng các lỗ để làm nhiệt nhiệt hơn
Sử dụng nhiều lỗ trống để làm nguồn nhiệt các linh kiện, đặc biệt là các thiết bị SMD công suất cao. Các lỗ thông thường tốt hơn các lỗ hổng, lỗ hổng mù và các lỗ hổi nhỏ vì chúng có thể tiếp xúc nhiệt nhanh hơn từ các nguồn nhiệt, các bề mặt và các bộ phận của bảng mạch.
Các linh kiện SMD có lỗ gần
tóm tắt
Tóm lại, việc xem xét chấn độ nhiệt PCB trong quá trình thiết kế và sản xuất của một PCB là rất quan trọng. Do vậy, bạn nên kiểm tra một số nhân tố như vật liệu của mặt sàn, các lỗ, các cấu phần, độ dày cuối theo đường dây, v. v.. chúng tôi hy vọng bài báo này sẽ mang lại thông tin chi tiết, và nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc lời khuyên nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để biết thêm chi tiết.