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電路板溫升因素分析及解決方法

發布時間:2019-09-12 09:05:41 分類:行業新聞

 電子設備作業時發生的熱量,使設備內部溫度迅速上升,若不及時將該熱量發出,設備會繼續升溫,器材就會因過熱失效,電子設備的可靠性將下降。因而,對電路板進行散熱處理十分重要。

 
 
    引起電路板溫升的直接原因是因為電路功耗器材的存在,電子器材均不同程度地存在功耗,發熱強度隨功耗的巨細變化。
 
    電路板中溫升的2種現象:
 
    (1)部分溫升或大面積溫升;
 
    (2)短時溫升或長期溫升。
 
    在剖析PCB熱功耗時,一般從以下幾個方面來剖析。
 
    1.電氣功耗
 
    (1)剖析單位面積上的功耗;
 
    (2)剖析PCB電路板上功耗的散布。
 
    2.電路板的結構
 
    (1)電路板的尺寸;
 
    (2)電路板的資料。
 
    3.電路板的裝置方法
 
    (1)裝置方法(如垂直裝置,水平裝置);
 
    (2)密封狀況和離機殼的間隔。
 
    4.熱輻射
 
    (1)電路板外表的輻射系數;
 
    (2)電路板與相鄰外表之間的溫差和他們的絕對溫度;
 
    5.熱傳導
 
    (1)裝置散熱器;
 
    (2)其他裝置結構件的傳導。
 
    6.熱對流
 
    (1)天然對流;
 
    (2)逼迫冷卻對流。
 
    從PCB上述各要素的剖析是處理印制板溫升的有效途徑,往往在一個產品和系統中這些要素是相互關聯和依托的,大多數要素應根據實際狀況來剖析,只有針對某一詳細實際狀況才干比較正確地核算或估算出溫升和功耗等參數。
 
    中信華電路板散熱方法
 
    1.高發熱器材加散熱器、導熱板
 
    當PCB中有少數器材發熱量較大時(少于3個),可在發熱器材上加散熱器或導熱管,當溫度還不能降下來時,可選用帶電扇的散熱器,以增強散熱作用。當發熱器材量較多時(多于3個),可選用大的散熱罩(板),它是按PCB板上發熱器材的方位和高低而定制的專用散熱器或是在一個大的平板散熱器上摳出不同的元件高低方位。將散熱罩全體扣在元件面上,與每個元件觸摸而散熱。但因為元器材裝焊時高低共同性差,散熱作用并不好。通常在元器材面上加柔軟的熱相變導熱墊來改善散熱作用。
 
    2.經過PCB板自身散熱
 
    現在廣泛應用的PCB板材是覆銅/環氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材,還有少量運用的紙基覆銅板材。這些基材雖然具有優秀的電氣功能和加工功能,但散熱性差,作為高發熱元件的散熱途徑,幾乎不能指望由PCB自身樹脂傳導熱量,而是從元件的外表向周圍空氣中散熱。但隨著電子產品已進入到部件小型化、高密度裝置、高發熱化組裝時代,若只靠外表積十分小的元件外表來散熱是非常不夠的。同時因為QFP、BGA等外表裝置元件的很多運用,元器材發生的熱量很多地傳給PCB板,因而,處理散熱的好方法是提高與發熱元件直接觸摸的PCB自身的散熱才能,經過PCB板傳導出去或發出出去。
 
    3.選用合理的走線規劃完成散熱
 
    因為板材中的樹脂導熱性差,而銅箔線路和孔是熱的良導體,因而提高銅箔剩下率和添加導熱孔是散熱的首要手法。
 
    評價PCB的散熱才能,就需要對由導熱系數不同的各種資料構成的復合資料逐個PCB用絕緣基板的等效導熱系數(九eq)進行核算。
 
    4.對于選用自在對流空氣冷卻的設備,好是將集成電路(或其他器材)按縱長方法排列,或按橫長方法排列。
 
    5.同一塊印制板上的器材應盡或許按其發熱量巨細及散熱程度分區排列,發熱量小或耐熱性差的器材(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的上流(入口處),發熱量大或耐熱性好的器材(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流下游。
 
    6.在水平方向上,大功率器材盡量接近印制板邊沿安頓,以便縮短傳熱途徑;在垂直方向上,大功率器材盡量接近印制板上方安頓,以便削減這些器材作業時對其他器材溫度的影響。
 
    7.對溫度比較靈敏的器材好安頓在溫度低的區域(如設備的底部),千萬不要將它放在發熱器材的正上方,多個器材好是在水平面上交織布局。
 
    8.設備內印制板的散熱首要依托空氣活動,所以在規劃時要研究空氣活動途徑,合理裝備器材或印制電路板。空氣活動時總是趨向于阻力小的地方活動,所以在印制電路板上裝備器材時,要避免在某個區域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的裝備也應留意同樣的問題。
 
    9.避免PCB上熱門的集中,盡或許地將功率均勻地散布在PCB板上,保持PCB外表溫度功能的均勻和共同。往往規劃過程中要達到嚴厲的均勻散布是較為困難的,但一定要避免功率密度太高的區域,避免出現過熱門影響整個電路的正常作業。如果有條件的話,進行印制電路的熱效能剖析是很有必要的,如現在一些專業PCB規劃軟件中添加的熱效能目標剖析軟件模塊,就可以幫助規劃人員優化電路規劃。
 
    10.將功耗高和發熱大的器材安頓在散熱佳方位鄰近。不要將發熱較高的器材放置在印制板的旮旯和四周邊緣,除非在它的鄰近組織有散熱裝置。在規劃功率電阻時盡或許挑選大一些的器材,且在調整印制板布局時使之有滿意的散熱空間。
 
    11.高熱耗散器材在與基板銜接時應盡或許削減它們之間的熱阻。為了更好地滿意熱特性要求,在芯片底面可運用一些熱導資料(如涂改一層導熱硅膠),并保持一定的觸摸區域供器材散熱。
 
    12.器材與基板的銜接:
 
    (1)盡量縮短器材引線長度;
 
    (2)挑選高功耗器材時,應考慮引線資料的導熱性,盡量挑選引線橫段面大的;
 
    (3)挑選管腳數較多的器材。
 
    13.器材的封裝選取:
 
    (1)在考慮熱規劃時應留意器材的封裝闡明和它的熱傳導率;
 
    (2)應考慮在基板與器材封裝之間提供一個良好的熱傳導途徑;
 
    (3)在熱傳導途徑上應避免有空氣隔斷,如果有這種狀況可選用導熱資料進行填充。
來源:電路板溫升因素分析及解決方法

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