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印刷电路板温度升高的几个因素及其解决方案

  • 发表时间:2021-04-07 11:33:33
  • 来源:印刷电路板
  • 人气:12

    摘要:众所周知,电子设备运行过程中产生的热量会导致设备内部温度迅速升高。如果不及时散热,设备将继续升温,并且设备会因过热而发生故障,并且电子设备的可靠性会降低。因此,消散板非常重要。以下是润泽五洲为您分享的相关经验!

    PCB温升的直接因素是功耗部件的存在,并且发热强度随功耗的变化而变化。

印刷电路板温度升高的几个因素及其解决方案

    温升有两种现象。

    1,局部温升或全区温升;

    2.短期温升或长期温升。

    由于详细的原因,通常从以下几个方面对它们进行分析。

    1.电力消耗

    (1)单位面积功耗分析;

    (2)分析PCB上的功耗分布。

    2.PCB的结构

    (1)大小;

    (2)材料。

    3.如何安装PCB

    (1)安装方式(如垂直安装,水平安装);

    (2)密封条件和与机壳的距离。

    4.热辐射

    (1)PCB表面的发射率;

    (2)PCB与相邻表面之间的温差及其绝对温度;

    5.导热

    (一)安装散热器;

    (2)其他安装结构构件的导通。

    6.热对流

    (1)自然对流;

    (2)强制冷却对流。

    从PCB上分析以上因素是解决PCB温升的有效方法。润泽五洲认为,这些因素通常与产品和系统相关,并且相互依赖。大多数因素应根据实际情况进行分析。仅针对特定的实际情况,才能正确计算或估算温度升高和功耗等参数。

    解决方案

    具有散热器和导热板的高热量产生装置

    当PCB中有少量零件产生大量热量(少于3个)时,可以将散热器或热管添加到设备中。当无法降低温度时,可以使用带风扇的散热器来增强散热效果。当零件数量较大(超过3个)时,可以使用较大的散热盖(板),该散热盖是根据PCB或PC上发热装置的位置和高度定制的专用散热器。大型平板散热器。放置不同组件的上部和下部。隔热罩整体地固定在部件表面上,并且与每个部件接触以散发热量。然而,由于在焊接过程中组件的一致性差,因此散热效果不好。

    通过PCB本身进行冷却

    当前广泛使用的PCB是覆铜/环氧玻璃布基板或酚醛树脂玻璃布基板,并且使用少量的纸基覆铜板。尽管这些基板具有优异的电性能和加工性能,但是它们的散热性很差。作为高发热部件的散热路径,很难期望从PCB本身的树脂传导热量,而是将热量从部件表面散发到周围的空气中。然而,随着电子产品进入小型化,高密度安装和高热量组装的时代,仅从表面积很小的部件表面散发热量是不够的。同时,由于大量的表面安装组件(例如QFP和BGA),组件产生的热量大量传递到PCB。因此,解决散热的最佳方法是提高与发热元件直接接触的PCB本身的散热能力。传导或发射。

    使用合理的布局设计以实现散热

    由于电路板上的树脂导热性较差,并且铜线和孔是良好的热导体,PCB润泽认为增加铜的残留比率和增加导热孔是散热的主要手段。

    为了评估PCB的散热能力,有必要计算由具有不同导热系数的各种材料组成的复合材料的等效导热系数。

    对于使用自由对流空气冷却的设备,最好以垂直较长的方式或水平较长的方式来布置集成电路(或其他装置)。

    应根据它们的发热和散热量将它们放置在同一PCB上。应放置低热量或耐热性较差的设备(例如小信号晶体管,小规模集成电路,电解电容器等)。冷却气流的最高流(在入口处),产生大量热量或热量的设备(例如功率晶体管,大规模集成电路等)位于冷却的最下游空气流动。

    在水平方向上,大功率元件应尽可能靠近PCB的边缘放置,以缩短传热路径。在垂直方向上,大功率组件应尽可能靠近PCB的顶部放置,以降低其他组件在运行时的温度。

    对温度敏感的组件应放置在温度最低的区域(例如设备的底部)。请勿将其直接放在加热设备上方。多个装置优选地在水平面上交错。

    器件中PCB的散热主要取决于气流,因此在设计过程中应研究气流路径,并正确配置器件或PCB。当空气流动时,它倾向于在低阻力的地方流动。因此,在印刷电路板上配置设备时,请避免在一定区域内留有较大的空气空间。在整个机器中的多个印刷电路板的配置中应注意相同的问题。

    避免将热点集中在PCB上,将功率尽可能均匀地分配到PCB上,并保持PCB表面的温度性能均匀一致。在设计过程中通常很难实现严格的均匀分布,但是有必要避免功率密度过高的区域,以免热点影响整个电路的正常工作。如有必要,有必要对印刷电路进行热性能分析。例如,某些专业的PCB设计软??件中添加的热性能指标分析软件模块可以帮助设计人员优化电路设计。

    将具有最高功耗和最大发热量的组件放在散热最佳的位置附近。除非将散热片放在印刷电路板的角落和外围边缘,否则请勿将其加热。设计功率电阻器时,请尽可能选择更大的设备,并在调整印刷电路板布局时留有足够的散热空间。

    高散热装置连接到基板时,应使它们之间的热阻最小。为了更好地满足热特性要求,可以在芯片的底面上使用一些导热材料(例如一层导热硅胶),并保持一定的接触面积,以使器件散热。

    组件与基板的连接

    (1)最小化组件引线的长度;

    (2)在选择大功率元件时,应考虑引线材料的导热性,并应尽可能选择最大横截面的引线;

    (3)选择带有大量引脚的组件。

    设备包装选择

    (1)在考虑散热设计时,请注意组件的包装说明及其导热系数;

    (2)应考虑在衬底与器件封装之间提供良好的导热路径;

    (3)在热传导路径上应避免空气分隔。在这种情况下,可以使用导热材料进行填充。