Πώς να βελτιώσετε τη θερμική αξιοπιστία του PCB

Σε γενικές γραμμές, η διανομή του φύλλου χαλκού επάνω PCB είναι πολύ περίπλοκο και δύσκολο να μοντελοποιηθεί με ακρίβεια. Επομένως, κατά τη μοντελοποίηση, είναι απαραίτητο να απλοποιήσετε το σχήμα καλωδίωσης και να προσπαθήσετε να κάνετε ένα μοντέλο ANSYS κοντά στην πραγματική πλακέτα κυκλώματος. Τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα στην πλακέτα κυκλώματος μπορούν επίσης να προσομοιωθούν με απλοποιημένη μοντελοποίηση, όπως σωλήνες MOS, μπλοκ ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κ.λπ.

Η θερμική ανάλυση στην επεξεργασία τσιπ μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές να καθορίσουν την ηλεκτρική απόδοση των εξαρτημάτων Πλακέτα κυκλώματος PCB και εάν τα εξαρτήματα ή η πλακέτα κυκλώματος θα καούν λόγω υψηλής θερμοκρασίας. Η απλή θερμική ανάλυση υπολογίζει μόνο τη μέση θερμοκρασία της πλακέτας κυκλώματος και η περίπλοκη χρειάζεται να δημιουργήσει ένα παροδικό μοντέλο για τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό με πολλαπλούς πίνακες κυκλωμάτων. Η ακρίβεια της θερμικής ανάλυσης εξαρτάται τελικά από την ακρίβεια της κατανάλωσης ισχύος εξαρτημάτων που παρέχεται από τους σχεδιαστές πλακέτας κυκλώματος.

Σε πολλές εφαρμογές, το βάρος και το φυσικό μέγεθος είναι πολύ σημαντικά. Εάν η πραγματική κατανάλωση ισχύος των εξαρτημάτων είναι πολύ μικρή, ο συντελεστής ασφάλειας του σχεδιασμού μπορεί να είναι πολύ υψηλός, έτσι ώστε ο σχεδιασμός της πλακέτας υιοθετεί την τιμή κατανάλωσης ισχύος που είναι ασυμβίβαστη με την πραγματική ή πολύ συντηρητική ως βάση για τη θερμική ανάλυση. Αντίθετα (και πιο σοβαρό ταυτόχρονα), ο σχεδιασμός του συντελεστή θερμικής ασφάλειας είναι πολύ χαμηλός, δηλαδή η πραγματική θερμοκρασία λειτουργίας των εξαρτημάτων είναι υψηλότερη από αυτή που προέβλεπαν οι αναλυτές. Τέτοια προβλήματα επιλύονται γενικά με την προσθήκη συσκευών διάχυσης θερμότητας ή ανεμιστήρων για την ψύξη της πλακέτας κυκλώματος. Αυτά τα εξωτερικά αξεσουάρ αυξάνουν το κόστος και παρατείνουν τον χρόνο κατασκευής. Η προσθήκη ανεμιστήρων στο σχέδιο θα φέρει επίσης ασταθείς παράγοντες στην αξιοπιστία. Επομένως, η πλακέτα κυκλώματος υιοθετεί κυρίως ενεργές και όχι παθητικές μεθόδους ψύξης (όπως φυσική αγωγή, αγωγή και ακτινοβολία).

Απλοποίηση μοντελοποίησης πλακέτας κυκλώματος

Πριν από τη μοντελοποίηση, αναλύστε τις κύριες συσκευές θέρμανσης στην πλακέτα κυκλώματος, όπως σωλήνες MOS και μπλοκ ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Αυτά τα εξαρτήματα μετατρέπουν το μεγαλύτερο μέρος της χαμένης ισχύος σε θερμότητα κατά τη λειτουργία. Επομένως, αυτές οι συσκευές πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τη μοντελοποίηση.

Επιπλέον, θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη το φύλλο χαλκού επικαλυμμένο ως αγωγός στο υπόστρωμα της πλακέτας κυκλώματος. Δεν μεταφέρουν μόνο ηλεκτρισμό, αλλά και θερμότητα στο σχεδιασμό. Η θερμική αγωγιμότητα και η περιοχή μεταφοράς θερμότητας είναι σχετικά μεγάλες. Ο πίνακας κυκλωμάτων είναι ένα αναπόσπαστο μέρος του ηλεκτρονικού κυκλώματος. Η δομή του αποτελείται από υπόστρωμα εποξικής ρητίνης και φύλλο χαλκού επικαλυμμένο ως αγωγός. Το πάχος του υποστρώματος εποξικής ρητίνης είναι 4mm και το πάχος του φύλλου χαλκού είναι 0.1mm. Η θερμική αγωγιμότητα του χαλκού είναι 400W / (m ℃), ενώ αυτή της εποξικής ρητίνης είναι μόνο 0.276w / (m ℃). Αν και το προστιθέμενο φύλλο χαλκού είναι πολύ λεπτό και λεπτό, έχει ισχυρή καθοδηγητική επίδραση στη θερμότητα, επομένως δεν μπορεί να αγνοηθεί στη μοντελοποίηση.