สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความร้อนจำนวนหนึ่งจะถูกสร้างขึ้นระหว่างการทำงาน เพื่อให้อุณหภูมิภายในของอุปกรณ์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว หากความร้อนไม่กระจายไปตามเวลา อุปกรณ์จะยังคงร้อนขึ้น และอุปกรณ์จะล้มเหลวเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ประสิทธิภาพการทำงานจะลดลง

ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องดำเนินการบำบัดความร้อนที่ดีบน แผงวงจร. การกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB เป็นลิงค์ที่สำคัญมาก ดังนั้นเทคนิคการกระจายความร้อนของแผงวงจร PCB คืออะไร เรามาพูดคุยกันด้านล่าง

1. การกระจายความร้อนผ่านบอร์ด PCB เอง บอร์ด PCB ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันคือพื้นผิวผ้าแก้วทองแดง/อีพ็อกซี่หรือพื้นผิวผ้าแก้วเรซินฟีนอล และใช้แผ่นทองแดงหุ้มกระดาษจำนวนเล็กน้อย

แม้ว่าพื้นผิวเหล่านี้จะมีสมบัติทางไฟฟ้าและคุณสมบัติในการประมวลผลที่ดีเยี่ยม แต่ก็มีการกระจายความร้อนได้ไม่ดี ในฐานะที่เป็นเส้นทางการกระจายความร้อนสำหรับส่วนประกอบที่มีความร้อนสูง แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะคาดหวังความร้อนจากเรซินของ PCB เองเพื่อนำความร้อน แต่จะกระจายความร้อนจากพื้นผิวของส่วนประกอบไปยังอากาศโดยรอบ

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้เข้าสู่ยุคของการย่อขนาดส่วนประกอบ การติดตั้งที่มีความหนาแน่นสูงและการประกอบที่มีความร้อนสูง การพึ่งพาพื้นผิวของส่วนประกอบที่มีพื้นที่ผิวขนาดเล็กมากเพื่อกระจายความร้อนไม่เพียงพอ

ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการใช้ส่วนประกอบยึดพื้นผิว เช่น QFP และ BGA อย่างกว้างขวาง ความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบจะถูกถ่ายโอนไปยังบอร์ด PCB ในปริมาณมาก ดังนั้น วิธีที่ดีที่สุดในการแก้การกระจายความร้อนคือการปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อนของ PCB เองที่สัมผัสโดยตรงกับองค์ประกอบความร้อน ที่จะถ่ายทอดหรือปล่อยออกไป

เพิ่มฟอยล์ทองแดงกระจายความร้อนและฟอยล์ทองแดงที่มีแหล่งจ่ายไฟขนาดใหญ่

ความร้อนผ่าน

การเปิดรับทองแดงที่ด้านหลังของ IC ช่วยลดความต้านทานความร้อนระหว่างผิวทองแดงและอากาศ

เค้าโครง PCB

NS. วางอุปกรณ์ไวต่อความร้อนในบริเวณที่มีลมเย็น

NS. วางอุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิในตำแหน่งที่ร้อนที่สุด

ค. อุปกรณ์บนกระดานพิมพ์เดียวกันควรจัดเรียงให้ไกลที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ตามค่าความร้อนและระดับการกระจายความร้อน ควรวางอุปกรณ์ที่มีค่าความร้อนต่ำหรือความต้านทานความร้อนต่ำ (เช่น ทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็ก วงจรรวมขนาดเล็ก ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ฯลฯ) การไหลของอากาศเย็นสูงสุด (ที่ทางเข้า) และอุปกรณ์ที่มีความร้อนสูง รุ่นหรือความต้านทานความร้อนที่ดี (เช่น ทรานซิสเตอร์กำลัง วงจรรวมขนาดใหญ่ ฯลฯ) จะถูกวางไว้ที่ส่วนล่างสุดของกระแสลมหล่อเย็น

NS. ในแนวนอน อุปกรณ์กำลังสูงจะวางใกล้กับขอบของบอร์ดที่พิมพ์ให้มากที่สุดเพื่อลดเส้นทางการถ่ายเทความร้อน ในแนวตั้ง อุปกรณ์กำลังสูงจะถูกวางไว้ใกล้กับด้านบนของบอร์ดที่พิมพ์มากที่สุดเพื่อลดอุณหภูมิของอุปกรณ์อื่น ๆ เมื่ออุปกรณ์เหล่านี้กำลังทำงาน Impact

อี การกระจายความร้อนของแผ่นพิมพ์ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่อาศัยการไหลของอากาศ ดังนั้นควรศึกษาเส้นทางการไหลของอากาศในระหว่างการออกแบบ และควรกำหนดค่าอุปกรณ์หรือแผงวงจรพิมพ์อย่างเหมาะสม เมื่ออากาศไหล มักจะไหลในสถานที่ที่มีความต้านทานต่ำ ดังนั้นเมื่อกำหนดค่าอุปกรณ์บนแผงวงจรพิมพ์ ให้หลีกเลี่ยงการปล่อยให้มีน่านฟ้าขนาดใหญ่ในบางพื้นที่ การกำหนดค่าแผงวงจรพิมพ์หลายแผ่นในเครื่องทั้งหมดควรคำนึงถึงปัญหาเดียวกันด้วย

NS. ควรวางอุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมิไว้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำสุด (เช่น ด้านล่างของอุปกรณ์) ห้ามวางไว้เหนืออุปกรณ์ทำความร้อนโดยตรง ทางที่ดีควรเดินโซเซหลายอุปกรณ์บนระนาบแนวนอน

NS. จัดเรียงอุปกรณ์ที่มีการใช้พลังงานสูงสุดและการสร้างความร้อนสูงสุดใกล้กับตำแหน่งที่ดีที่สุดสำหรับการกระจายความร้อน อย่าวางอุปกรณ์ให้ความร้อนสูงที่มุมและขอบรอบนอกของแผ่นพิมพ์ เว้นแต่จะวางแผงระบายความร้อนไว้ใกล้ๆ เมื่อออกแบบตัวต้านทานกำลัง ให้เลือกอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าให้มากที่สุด และทำให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับระบายความร้อนเมื่อทำการปรับเลย์เอาต์ของบอร์ดที่พิมพ์

ชม. ระยะห่างส่วนประกอบที่แนะนำ:

10 วิธีปฏิบัติในการกระจายความร้อนสำหรับ PCB

10 วิธีปฏิบัติในการกระจายความร้อนสำหรับ PCB

2. ส่วนประกอบที่สร้างความร้อนสูงพร้อมหม้อน้ำและแผ่นนำความร้อน เมื่อส่วนประกอบบางส่วนใน PCB สร้างความร้อนจำนวนมาก (น้อยกว่า 3) สามารถเพิ่มแผ่นระบายความร้อนหรือท่อความร้อนลงในส่วนประกอบที่สร้างความร้อนได้ เมื่อไม่สามารถลดอุณหภูมิได้ สามารถใช้หม้อน้ำพร้อมพัดลมเพื่อเพิ่มเอฟเฟกต์การกระจายความร้อนได้

เมื่อจำนวนอุปกรณ์ทำความร้อนมีขนาดใหญ่ (มากกว่า 3) สามารถใช้ฝาครอบกระจายความร้อนขนาดใหญ่ (บอร์ด) ซึ่งเป็นแผ่นระบายความร้อนพิเศษที่ปรับแต่งตามตำแหน่งและความสูงของอุปกรณ์ทำความร้อนบน PCB หรือแผ่นแบนขนาดใหญ่ แผ่นระบายความร้อน ตัดตำแหน่งความสูงของส่วนประกอบต่างๆ ออก

ฝาครอบกระจายความร้อนมีการโค้งงออย่างสมบูรณ์บนพื้นผิวของส่วนประกอบ และสัมผัสกับส่วนประกอบแต่ละชิ้นเพื่อระบายความร้อน อย่างไรก็ตาม ผลการระบายความร้อนไม่ดีเนื่องจากความสูงที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างการประกอบและการเชื่อมส่วนประกอบ โดยปกติจะมีการเพิ่มแผ่นระบายความร้อนด้วยการเปลี่ยนเฟสความร้อนแบบอ่อนลงบนพื้นผิวของส่วนประกอบเพื่อปรับปรุงผลการกระจายความร้อน

3. สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้การหมุนเวียนอากาศเย็นแบบอิสระ เป็นการดีที่สุดที่จะจัดเรียงวงจรรวม (หรืออุปกรณ์อื่นๆ) ในแนวตั้งหรือแนวนอน

4. ใช้การออกแบบสายไฟที่เหมาะสมเพื่อให้เกิดการกระจายความร้อน เนื่องจากเรซินในเพลตมีค่าการนำความร้อนต่ำ และเส้นและรูของฟอยล์ทองแดงเป็นตัวนำความร้อนที่ดี การเพิ่มอัตราที่เหลืออยู่ของฟอยล์ทองแดงและการเพิ่มรูระบายความร้อนเป็นวิธีหลักในการกระจายความร้อน

ในการประเมินความสามารถในการกระจายความร้อนของ PCB จำเป็นต้องคำนวณค่าการนำความร้อนที่เท่ากัน (เก้าอีค) ของวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยวัสดุต่างๆ ที่มีค่าการนำความร้อนต่างกัน – ซับสเตรตฉนวนสำหรับ PCB

5. อุปกรณ์บนกระดานพิมพ์เดียวกันควรจัดเรียงให้มากที่สุดตามค่าความร้อนและระดับการกระจายความร้อน ควรวางอุปกรณ์ที่มีค่าความร้อนต่ำหรือความต้านทานความร้อนต่ำ (เช่น ทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็ก วงจรรวมขนาดเล็ก ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ฯลฯ) การไหลของอากาศเย็นสูงสุด (ที่ทางเข้า) และอุปกรณ์ที่มีความร้อนสูง หรือความต้านทานความร้อน (เช่น ทรานซิสเตอร์กำลัง วงจรรวมขนาดใหญ่ ฯลฯ) อยู่ที่ส่วนล่างสุดของกระแสลมระบายความร้อน

6. ในแนวนอน อุปกรณ์กำลังสูงจะถูกจัดเรียงใกล้กับขอบของบอร์ดที่พิมพ์ให้มากที่สุดเพื่อลดเส้นทางการถ่ายเทความร้อน ในแนวตั้ง อุปกรณ์กำลังสูงจะถูกจัดเรียงใกล้กับด้านบนของบอร์ดพิมพ์ให้มากที่สุดเพื่อลดอุณหภูมิของอุปกรณ์อื่น ๆ เมื่ออุปกรณ์เหล่านี้ทำงาน ผลกระทบ.

7. การกระจายความร้อนของแผ่นพิมพ์ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่อาศัยการไหลของอากาศ ดังนั้นควรศึกษาเส้นทางการไหลของอากาศในระหว่างการออกแบบ และควรกำหนดค่าอุปกรณ์หรือแผงวงจรพิมพ์อย่างสมเหตุสมผล

เมื่ออากาศไหล มักจะไหลในสถานที่ที่มีความต้านทานต่ำ ดังนั้นเมื่อกำหนดค่าอุปกรณ์บนแผงวงจรพิมพ์ ให้หลีกเลี่ยงการปล่อยให้มีน่านฟ้าขนาดใหญ่ในบางพื้นที่ การกำหนดค่าแผงวงจรพิมพ์หลายแผ่นในเครื่องทั้งหมดควรคำนึงถึงปัญหาเดียวกันด้วย

8. ควรวางอุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมิไว้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำสุด (เช่น ด้านล่างของอุปกรณ์) ห้ามวางไว้เหนืออุปกรณ์ทำความร้อนโดยตรง ทางที่ดีควรเดินโซเซหลายอุปกรณ์บนระนาบแนวนอน

9. จัดเรียงอุปกรณ์ที่มีการใช้พลังงานสูงสุดและการสร้างความร้อนสูงสุดใกล้กับตำแหน่งที่ดีที่สุดสำหรับการกระจายความร้อน อย่าวางอุปกรณ์ให้ความร้อนสูงที่มุมและขอบด้านข้างของแผ่นพิมพ์ เว้นแต่จะมีตัวระบายความร้อนวางอยู่ใกล้ ๆ

เมื่อออกแบบตัวต้านทานกำลัง ให้เลือกอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าให้มากที่สุด และทำให้มีพื้นที่เพียงพอสำหรับระบายความร้อนเมื่อทำการปรับเลย์เอาต์ของบอร์ดที่พิมพ์

10. หลีกเลี่ยงความเข้มข้นของจุดร้อนบน PCB กระจายพลังงานอย่างสม่ำเสมอบนบอร์ด PCB ให้มากที่สุด และรักษาประสิทธิภาพอุณหภูมิพื้นผิว PCB สม่ำเสมอและสม่ำเสมอ

บ่อยครั้งเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุการกระจายที่สม่ำเสมออย่างเข้มงวดในระหว่างกระบวนการออกแบบ แต่ต้องหลีกเลี่ยงพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงเกินไปเพื่อป้องกันไม่ให้ฮอตสปอตส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของวงจรทั้งหมด

ถ้าเป็นไปได้ จำเป็นต้องวิเคราะห์ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของวงจรพิมพ์ ตัวอย่างเช่น โมดูลซอฟต์แวร์วิเคราะห์ดัชนีประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่เพิ่มเข้ามาในซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ระดับมืออาชีพบางตัวสามารถช่วยนักออกแบบเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบวงจรได้