PCB板上散热系统设计注意事项

In PCB板 设计,对于工程师来说,电路设计是最基本的。 然而,很多工程师在设计复杂难懂的PCB板时往往会小心翼翼,而忽略了基本PCB板设计中需要注意的一些要点,从而导致失误。 一个完美的电路图在转换为 PCB 时可能会出现问题或完全损坏。 因此,为了帮助工程师在PCB设计中减少设计变更,提高工作效率,这里提出PCB设计过程中需要注意的几个方面。

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PCB板设计中的散热系统设计

在PCB板设计中,冷却系统设计包括冷却方式和冷却元件的选择,以及冷膨胀系数的考虑。 目前常用的PCB板散热方式有:PCB板自身散热、PCB板加散热器、导热板等。

在传统的PCB板设计中,大多使用铜/环氧树脂玻璃布基板或酚醛树脂玻璃布基板,以及少量的纸覆铜板,这些材料具有良好的电气性能和加工性能,但导热性较差。 由于目前PCB板设计中大量使用QFP、BGA等表面贴装元件,元件产生的热量大量传递到PCB板上。 因此,解决散热最有效的方法是提高PCB板与发热体直接接触的散热能力,通过PCB板传导或散发。

PCB板上散热系统设计注意事项

图1:PCB板设计_散热系统设计

PCB板上少量元器件发热较大时,可在PCB板上加装散热片或导热管; 当温度不能降低时,可以使用带风扇的散热器。 当PCB板上有大量发热器件时,可采用大散热片。 散热片可以集成在元件表面,通过接触PCB板上的每个元件来冷却。 用于视频和动画制作的专业计算机甚至需要通过水冷来冷却。

PCB板设计中元器件的选择与布局

在PCB板设计中,毫无疑问要面对元器件的选择。 每个组件的规格不同,不同厂家生产的组件对于同一产品的特性可能会有所不同。 因此,在为PCB板设计选择元器件时,需要联系供应商了解元器件的特性,了解这些特性对PCB板设计的影响。

如今,选择合适的内存对于PCB设计也很重要。 由于DRAM和Flash存储器不断更新,PCB设计人员要让新设计不受存储器市场的影响是一个很大的挑战。 PCB 设计人员必须密切关注内存市场并与制造商保持密切联系。

图2:PCB板设计_元器件过热烧毁

此外,一些散热量较大的元件必须进行计算,其布局也需要特别考虑。 当大量元件聚集在一起时,它们会产生更多的热量,导致阻焊层变形和分离,甚至点燃整个PCB板。 因此,PCB 设计和布局工程师必须共同努力,以确保组件具有正确的布局。

布局首先要考虑PCB板的尺寸。 PCB板尺寸过大时,印制线长,阻抗增加,抗噪能力下降,成本也增加; PCB板太小,散热不好,相邻线路容易受到干扰。 确定PCB板尺寸后,确定特殊元件的位置。 最后,根据电路的功能单元,对电路的所有元件进行布局。

PCB板设计中的可测试性设计

PCB可测性的关键技术包括可测性的测量、可测性机制的设计和优化、测试信息的处理和故障诊断。 PCB板的可测性设计其实就是在PCB板上引入一些可测试性的方法,方便测试。

提供获取被测对象内部测试信息的信息通道。 因此,合理有效地设计可测试性机制是成功提高PCB板可测试性水平的保证。 提高产品质量和可靠性,降低产品生命周期成本,可测试性设计技术可以轻松获取PCB板测试的反馈信息,可以根据反馈信息轻松进行故障诊断。 在PCB板设计中,要保证DFT等检测头的检测位置和进入路径不受影响。

随着电子产品的小型化,元器件的间距越来越小,安装密度也越来越高。 可用于测试的电路节点越来越少,因此在线测试PCB组件越来越困难。 因此,在设计PCB板时应充分考虑PCB可测试性的电气和物理机械条件,并使用合适的机械和电子设备进行测试。

图3:PCB板设计_可测试性设计

湿敏级MSL的PCB板设计

图4:PCB板设计_湿气敏感度等级

MSL:湿气敏感级别。 标示在标签上,分为1、2、2A、3、4、5、5A、6级。 对湿度有特殊要求或在包装上标有湿敏元件的元件必须进行有效管理,以提供材料储存和制造环境中的温湿度控制范围,从而保证温湿度敏感元件性能的可靠性。 烘烤时,BGA、QFP、MEM、BIOS等要求真空封装完美、耐高温、耐高温的元器件在不同温度下烘烤,注意烘烤时间。 PCB板烘烤要求首先参考PCB板包装要求或客户要求。 烘烤后,湿敏元件和PCB板在室温下不应超过12H。 未使用或未使用的湿敏元件或PCB板应真空包装密封或存放在干燥箱中。

以上四点在PCB板设计中要注意,希望对在PCB板设计中苦苦挣扎的工程师有所帮助。