PCB生產(chǎn)不得不重視熱設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2019-09-25 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】熱設(shè)計(jì)的目的是采取適當(dāng)?shù)拇胧┖头椒ń档驮骷臏囟群蚉CB板的溫度,使系統(tǒng)在合適的溫度下正常工作??梢詮囊韵聨追矫婵紤]。
PCB中熱量的來(lái)源主要有三個(gè)方面:電子元器件的發(fā)熱、PCB本身的發(fā)熱和其它部分傳來(lái)的熱。
在這三個(gè)熱源中,元器件的發(fā)熱量最大,是主要熱源,其次是PCB板產(chǎn)生的熱,外部傳入的熱量取決于系統(tǒng)的總體熱設(shè)計(jì),暫時(shí)不做考慮。那么熱設(shè)計(jì)的目的是采取適當(dāng)?shù)拇胧┖头椒ń档驮骷臏囟群蚉CB板的溫度,使系統(tǒng)在合適的溫度下正常工作??梢詮囊韵聨追矫婵紤]:
1、 通過(guò)PCB板本身散熱。目前廣泛應(yīng)用的PCB板材是覆銅/環(huán)氧玻璃布基材或酚醛樹(shù)脂玻璃布基材,還有少量使用的紙基覆銅板材。這些基材雖然具有優(yōu)良的電氣性能和加工性能,但散熱性差,作為高發(fā)熱元件的散熱途徑,幾乎不能指望由PCB本身樹(shù)脂傳導(dǎo)熱量,而是從元件的表面向周圍空氣中散熱。
但隨著電子產(chǎn)品已進(jìn)入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時(shí)代,若只靠表面積十分小的元件表面來(lái)散熱是非常不夠的。同時(shí)由于QFP、BGA等表面安裝元件的大量使用,元器件產(chǎn)生的熱量大量地傳給PCB板,因此,解決散熱的最好方法是提高與發(fā)熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力,通過(guò)PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。
2、 高發(fā)熱器件加散熱器、導(dǎo)熱板。當(dāng)PCB中有少數(shù)器件發(fā)熱量較大時(shí)(少于3個(gè))時(shí),可在發(fā)熱器件上加散熱器或?qū)峁?,?dāng)溫度還不能降下來(lái)時(shí),可采用帶風(fēng)扇的散熱器,以增強(qiáng)散熱效果。當(dāng)發(fā)熱器件量較多時(shí)(多于3個(gè)),可采用大的散熱罩(板),它是按PCB板上發(fā)熱器件的位置和高低而定制的專用散熱器或是在一個(gè)大的平板散熱器上摳出不同的元件高低位置。
將散熱罩整體扣在元件面上,與每個(gè)元件接觸而散熱。但由于元器件裝焊時(shí)高低一致性差,散熱效果并不好。通常在元器件面上加柔軟的熱相變導(dǎo)熱墊來(lái)改善散熱效果。
3、 采用合理的走線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)散熱,由于板材中的樹(shù)脂導(dǎo)熱性差,而銅箔線路和孔是熱的良導(dǎo)體,因此提高銅箔剩余率和增加導(dǎo)熱孔是散熱的主要手段。
4、 高熱耗散器件在與基板連接時(shí)應(yīng)盡能減少它們之間的熱阻。為了更好地滿足熱特性要求,在芯片底面可使用一些熱導(dǎo)材料(如涂抹一層導(dǎo)熱硅膠),并保持一定的接觸區(qū)域供器件散熱。
5、 在水平方向上,大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印制板上方布置,以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其他器件溫度的影響。
6、 設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng),所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑,合理配置器件或印制電路板。空氣流動(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng),所以在印制電路板上配置器件時(shí),要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。整機(jī)中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問(wèn)題。
7、 對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部),千萬(wàn)不要將它放在發(fā)熱器件的正上方,多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。
8、 避免PCB上熱點(diǎn)的集中,盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上,保持PCB表面溫度性能的均勻和一致。往往設(shè)計(jì)過(guò)程中要達(dá)到嚴(yán)格的均勻分布是較為困難的,但一定要避免功率密度太高的區(qū)域,以免出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)影響整個(gè)電路的正常工作。
來(lái)源:電子發(fā)燒友網(wǎng)
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