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PCB温度:如何管理高温的指南

  • 发表时间:2021-07-23 08:56:25
  • 来源:PCB温度
  • 人气:59

虽然 PCB 的概念在其设计中具有某些长期保持不变的基本原理,但影响 PCB 的技术在过去几十年中发生了迅速变化。保持不变的一个问题是 PCB 温度问题。

PCB 的物理形状由走线、孔、层、通孔和阻焊层组成 这些事情中的每一个都会受到 PCB 温度的影响。

如果 PCB 温度线性上升,就会出现问题的滚雪球效应。如果未选中,这将对PCB 的性能产生负面影响 

本文将概述高温板的设计以及如何对温度进行微管理。

一、PCB温度高的原因

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微观管理任何事物的第一步是检测所需微观管理的来源。PCB温度也不例外,由于PCB是利用热量来工作的,首先要确定PCB温度高的原因。

高 PCB 温度会导致性能问题。当整个 PCB 上的电流过大时,温度会升高。

这种异常有三个明显的迹象。

元件耗散

这是 PCB 中温度上升过高的第一个迹象。这里要记住的一件事是,组件产生的热量与流经该组件的负载电流成正比。

在这种特殊情况下,当 PCB 的一个组件没有产生通常产生的那种功率时,就会发生组件耗散。它会导致其他组件产生比平时更多的功率,以试图平衡耗散组件。

例如,如果流经电阻器的电流不一致,电容器和其他主要电路板组件将携带比平时更大的电荷来进行补偿。

通孔 

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为组件供电的最常见的东西之一是散热器。散热器组件也称为通孔组件。

这些组件通过散发空气中的热量来产生热量。散热器使这成为可能,您可以在此处微观管理 PCB 温度的一种方法是查看散热器是否正确焊接。

如果 PCB 上的另一个组件干扰通孔或散热器,这将导致其他组件超时工作以产生不必要的热量。

贴片元件

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SMD 代表“表面贴装设备”。它就像通孔组件一样连接到 PCB,并允许电流在通孔和散热器组件之间更顺畅地流动。

就保持 PCB 温度而言,人们可能遇到的最常见问题之一与 PCB 上通孔元件相对于 SMD 元件的位置有关。 

如果它们距离太远,电力往返这些组件可能需要很长时间。这可能导致组件保持冷却时间过长,从而导致其他组件过热。如果它们彼此靠得太近,温度会异常高。

许多此类信息来自润泽五洲PCB,该组织专门探索微观管理 PCB 温度的新方法。
 

2. PCB 温度传递通道

关于温度的一个共同点是它们永远不会是静态的。温度通常永远不会保持不变。它意识到这一点,以及PCB温度传输的多个通道。

温度会以多种方式受到影响,您可以对 PCB 中的一般温度以及 PCB 组件进行微观管理的方法之一是不仅要了解这些通道,还要了解 PCB 的哪些组件使用哪个通道。

辐射

当人们提到电磁波形式的热能时,他们指的是辐射。辐射热量通常是被动产生的,这意味着您不能通过辐射直接降低或升高温度。

辐射热对 PCB 温度的影响几乎可以忽略不计。

同时,它也是你最应该担心的渠道。这是因为 PCB 温度也受热能的影响。

说到温度,没有什么是真正可以忽略的。想一想如果飞机只偏离航线 1 度会发生什么。如果发生这种情况,无论距离有多短,它都会降落在与计划不同的位置。

PCB 温度的运行方式相同。如果 PCB 需要在 30 摄氏度的温度下才能最佳运行,但长时间保持在 32 摄氏度,结果将不会令人满意。

虽然无法直接对散热进行微观管理,但可以间接对散热进行微观管理。在构建和制造 PCB 时处于温度一致的环境中是实现此目的的一种方法。

对流

当热量传递给流体或空气时,就会发生对流。与辐射不同,对流是完全直接的,对整个 PCB 温度有非常强烈的影响。

对流最流行的例子是烹饪食物时。毕竟,几乎所有的烤箱都是对流烤箱。来自烤箱的热量被传递到空气中,这就是它加热东西的原因。

“烹饪”也发生在 PCB 材料方面,就像在厨房准备食物时了解温度很重要一样,在加热 PCB材料时了解温度也很重要

传导

温度传递通道最直接的形式是传导。在传导中,热量在热源和散热器之间传递。

最有力的例子是当闪电击中金属或液体时。在这些示例中,热源是闪电,而散热器是流体材料或金属材料。

它知道您的 PCB 的哪些组件用作热源以及 PCB 的哪些组件用作散热器,这是确定何时确定哪些组件可以承受什么样的电流是一个好主意的好方法。
 

3. PCB 温度耐受性

PCB 制造商也面临 PCB 中元件过热的问题,因为他们根本没有花时间了解材料可以承受什么样的温度。

知道这一点并列出清单是每个制造商都应该做的事情。手头有一份清单,显示每种材料的热度非常有用,而且在许多情况下是必要的。

例如,PCB 的面板包含一种称为 FR-4 的材料,可以承受高达 90 至 110 摄氏度的温度。因此,在准备带有 FR-4 材料的 PCB 时,您应该注意可能超过 110 摄氏度的任何涉及该材料的电流。 

了解您计划制造的 PCB 面板的温度类型是对 PCB 温度进行微观管理的最重要方面之一,但也是最容易被忽视的方面之一。
 

4. 如何测量 PCB 温度

了解您的 PCB面板材料可以承受什么样的温度非常重要了解 PCB 组件之间的热量如何传递也非常重要。

了解这些内容将帮助您对整体 PCB温度进行微观管理另一件值得了解的事情是如何测量 PCB温度。

在这种情况下,测量并不意味着检查显示的环境温度。

相反,它指的是测量温度如何升高和降低。了解这些过程是测量整体 PCB 温度的最准确方法之一。

这种方式测量 PCB温度之前,您需要确定一些事项这些是主要的热源和温度传感器。它是大部分热量的产生方式以及大部分电流发生的地方。

接下来要做的是找到热源的GND引脚。它通常连接到热源的基板。

这样做之后,您可以通过做这三件事来测量PCB温度:

在温度传感器和热源之间使用公共接地层。

您将所有温度传感器的 GND 引脚连接到热源的接地层。

您将温度传感器和热源在 PCB 上保持合理靠近。

这样做将使您能够准确、一致地跟踪 PCB 的全局温度以及主要热源。
 

5、PCB温度过高导致的结果

知道如何准确、充分地测量 PCB 温度是一回事。但是当 PCB 的组件和材料变得太热时会发生什么?

过高的温度会破坏层的完整性。

当某物变得异常热或冷时会发生什么?它们分别膨胀和收缩。

PCB 也不例外。PCB 的各层对温度很敏感。如果它们没有进行微管理,过高的温度会使任何 PCB 层的长度、宽度和厚度发生变形。

回到第 2 章中的对流示例,这类似于将食物在微波炉中放置时间过长,导致里面的食物爆炸。

如果PCB层过热,也会发生类似的情况

热能会使大多数物质膨胀,从而改变它们。

物质在加热过多时会膨胀,以某种方式改变它们的形状。

电路材料也不例外。高温可以并且将会改变这些电路材料中过渡线的形状。当这种情况发生时,它会改变电路材料本身的尺寸。

它将导致电路材料的直接损耗、失真和频移。

材料以不同的速度膨胀。

PCB 中的材料不仅会在高温下膨胀,而且还会以不同的速度膨胀。

PCB的表面由介电层或导电金属层组成。这些层以不同的速度扩展到不同的限制。这些差异不仅仅与电介质和导电性分开。没有电介质或导电层是平等的。

PCB 制造商最常犯的错误之一就是混淆了这两层。确保花时间了解您正在使用的图层。

电路板焊接需要不同的温度。 

对于任何希望生产、测试和制造 PCB 的人来说,焊接和锡焊是一项必备技能。

PCB 制造公司的任何人都需要知道焊接和焊接时的工作温度,即使他们没有直接参与任何材料的焊接和焊接。

6. 选择正确的 PCB 材料

另一种微观管理和正确设置 PCB 温度的方法是为板选择合适的材料。选择错误的材料将使微观管理这些温度变得更加困难。

PCB板最常见的材料称为FR-4。任何刚开始使用润泽五洲PCB 的人我们将为您提供一站式服务和高品质的产品。您可以向我们发送您需要制作的文件并立即获得报价!我们还在等什么?我们有十年的PCB制造设备,冷却风扇的目的是让热空气流出设备,同时让冷空气进入。

较厚的板需要更多的功率才能达到高温。

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板厚是制造商在处理 PCB 温度时面临的较为混乱的问题之一。 

虽然较厚的板确实需要更多的能量才能达到更高的温度,但板越宽,它的抵抗力就越小。它可以降低温度。这种异常允许另一种控制 PCB 温度的方法。

热管集成注意事项

 

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任何给定管道的主要用途是什么?它是组织任何给定物质的流动。

在微观管理 PCB 温度方面也是如此,因为 PCB 生产中涉及的液体会吸收热量、蒸发,然后凝结回液体。

这种过程允许您继续使用您需要使用的任何材料和组件,同时自动对所涉及的温度进行微观管理。
 

结论和总结

如果您对细节有敏锐的洞察力并且了解情况,那么了解有关 PCB 温度的原因和解决方案就不难了。其他信息也可以在 润泽五洲PCB 的文章档案中找到。

在微观管理 PCB 温度方面有很多东西需要学习,而做到这一点的关键是要有耐心和一致。掌握管理 PCB 温度的艺术需要时间,而此类指南旨在节省大量时间。

润泽五洲PCB一直专注于正确的PCBA服务商值得庆幸的是,一段时间以来,各种PCB制造领域都有我们不仅致力于为其他 PCB 制造商提供信息,而且还为两者提供最好的材料、组件和服务。