Dadansoddiad thermol PCB a thechnegau dylunio thermol

Mae Shenzhen Shenchuang Hi-tech Electronics Co, Ltd (SChitec) yn fenter uwch-dechnoleg sy'n arbenigo mewn cynhyrchu a gwerthu ategolion ffôn. Mae ein prif gynnyrch yn cynnwys chargers teithio, chargers ceir, ceblau USB, banciau pŵer a chynhyrchion digidol eraill products.All yn ddiogel ac yn ddibynadwy, gyda styles.products unigryw pasio tystysgrifau fel CE, Cyngor Sir y Fflint, ROHS, UL, ABCh, C-Tic, ac ati , Os oes gennych ddiddordeb mewn, gallwch gysylltu â ceo@schitec.com yn uniongyrchol.

Arhoswch Codi Tâl yn Ddiogel gyda SCchitec

Dadansoddiad thermol PCB a thechnegau dylunio thermol

1. Ffynhonnell gwres PCB

Yn ogystal â'r gwaith defnyddiol, mae rhan o'r pŵer a ddefnyddir gan yr addasydd pŵer yn ystod y llawdriniaeth yn cael ei drawsnewid yn wres. Mae'r gwres a gynhyrchir gan yr addasydd pŵer yn achosi i'r tymheredd mewnol godi'n gyflym. Os na chaiff y gwres ei wasgaru mewn pryd, bydd y tymheredd yn parhau i godi, a bydd y cydrannau'n methu oherwydd gorboethi, a bydd dibynadwyedd yr addasydd pŵer yn gostwng. Mae UDRh yn cynyddu dwysedd mowntio cydrannau addasydd pŵer, yn lleihau'r ardal afradu gwres effeithiol, ac mae cynnydd tymheredd yr addasydd pŵer yn effeithio'n ddifrifol ar ddibynadwyedd. Felly, mae ymchwil ar ddyluniad thermol y PCB addasydd pŵer yn bwysig iawn. Mae achos uniongyrchol cynnydd tymheredd yr addasydd pŵer PCB oherwydd bodolaeth cydrannau pŵer cylched, mae gan y cydrannau electronig wahanol raddau o ddefnydd pŵer, ac mae'r dwyster gwres yn amrywio yn ôl y defnydd o bŵer. Y ddau ffenomen o gynnydd tymheredd mewn PCB yw: 1 codiad tymheredd lleol neu godiad tymheredd ardal fawr; 2 codiad tymheredd amser byr neu godiad tymheredd amser hir.

Mae tair prif ffynhonnell gwres yn y PCB addasydd pŵer: gwres y cydrannau electronig, gwres y PCB ei hun, a'r gwres o rannau eraill. Ymhlith y tair ffynhonnell wres, mae'r gydran yn cynhyrchu'r swm mwyaf o wres, sef y brif ffynhonnell wres, ac yna'r gwres a gynhyrchir gan y PCB. Mae'r mewnbwn gwres allanol yn dibynnu ar ddyluniad thermol cyffredinol yr addasydd pŵer.

Mae cynhyrchu gwres cydrannau yn dibynnu ar eu defnydd o bŵer. Felly, dylid dewis cydrannau â defnydd pŵer isel yn gyntaf mewn dyluniad i leihau cynhyrchu gwres. Yr ail yw gosod pwynt gweithio'r gydran. Yn gyffredinol, dylid ei ddewis o fewn ei ystod waith graddedig. Wrth weithio yn yr ystod hon, mae'r perfformiad yn dda, mae'r defnydd pŵer yn fach, ac mae bywyd y gwasanaeth yn hir. Mae'r ddyfais pŵer ei hun yn cynhyrchu llawer iawn o wres, a dylid ei gynllunio i osgoi gweithrediad llwyth llawn. Ar gyfer dyfeisiau pŵer uchel, dylid gweithredu'r egwyddor o ddylunio derating, a dylid cynyddu'r cyfoeth dylunio yn briodol, sy'n fuddiol i gynyddu sefydlogrwydd, dibynadwyedd a chynhyrchu gwres yr addasydd pŵer.

Mae'r PCB yn cynnwys dargludydd copr a deunydd dielectrig inswleiddio, ac yn gyffredinol ystyrir nad yw'r deunydd dielectrig inswleiddio yn cynhyrchu gwres. Mae gan y dargludydd copr wrthwynebiad oherwydd copr ei hun. Pan fydd y cerrynt yn mynd heibio, bydd yn cynhyrchu gwres. Pan fydd cerrynt bach o mA (milliampere) a μA (microampere) yn cael ei basio, mae'r broblem gwresogi yn ddibwys, ond pan fydd y presennol yn uchel (100 mA neu fwy) Pan fyddwch chi'n pasio, ni allwch ei anwybyddu. Mae'n werth nodi, pan fydd tymheredd y dargludydd copr yn codi i 85 gradd C, mae'r deunydd inswleiddio ei hun yn dechrau melynu, mae'r cerrynt yn parhau i basio, ac yn olaf mae'r dargludydd copr yn cael ei chwythu. Yn benodol, mae'r dargludydd copr yn haen fewnol y PCB multilayer wedi'i amgylchynu gan resin â dargludedd gwres gwael, ac mae afradu gwres yn anodd, felly mae'r tymheredd yn anochel yn codi, felly dylid rhoi sylw arbennig i ddyluniad lled llinell y copr arweinydd. Mewn gwirionedd, wrth ddylunio cynllun PCB, mae'r lled olrhain yn cael ei bennu'n bennaf gan yr amgylchedd cynhyrchu gwres ac afradu gwres. Mae ardal drawsdoriadol y dargludydd copr yn pennu'r gwrthiant gwifren (mae'r golled signal a achosir gan y gwrthiant llinell yn y gylched ddigidol yn ddibwys), ac mae dargludedd thermol y dargludydd copr a'r swbstrad inswleiddio yn effeithio ar y cynnydd tymheredd, sydd yn ei dro yn pennu'r gallu cario presennol. Er enghraifft, mae ardal drawsdoriadol y dargludydd copr yn gyson. Pan fo'r gwerth cerrynt caniataol yn 2A ac mae'r gwerth codiad tymheredd yn is na 10 gradd C, dylid dylunio lled y llinell i fod yn 2 mm ar gyfer y ffoil copr 35 μm ac 1 mm ar gyfer y ffoil copr 70 μm. . Gellir dod i'r casgliad, pan fydd arwynebedd trawsdoriadol, cerrynt a ganiateir a gwerth codiad tymheredd y dargludydd copr yn gyson, gellir bodloni'r gofyniad afradu gwres o ddwy agwedd ar gynyddu trwch y ffoil copr neu gynyddu lled llinell y dargludydd copr.

2. dadansoddiad thermol cylched

Rhennir dadansoddiad thermol cylched yn dri cham: yn gyntaf amcangyfrif y gwres a gynhyrchir yn y gydran, yna amcangyfrif y gwres a allyrrir gan y PCB neu'r sinc gwres, ac yn olaf amcangyfrif y tymheredd amgylchynol y bydd y gydran yn gweithredu arno. Bydd y PCB neu'r sinc gwres yn gwasgaru gwres y gydran trwy ddarfudiad, dargludiad neu ymbelydredd. Mae afradu gwres dargludol yn bennaf trwy ddargludiad gwres ffrâm plwm metel sglodion y ddyfais pŵer a'r ffoil copr ar y PCB. Unwaith y bydd y ffoil copr PCB neu'r sinc gwres arwahanol yn dargludo gwres, mae'n darparu arwynebedd arwyneb digon mawr ar gyfer afradu gwres darfudol i wasgaru gwres i'r aer.

Mae rhai anawsterau hefyd o ran afradu gwres darfudiad. Ar dymheredd uchel, mae'r gwrthiant thermol yn cynyddu. Am y rheswm hwn, defnyddir ymwrthedd thermol fel paramedr dadansoddi thermol. Os yw'r gwrthiant thermol Rja o'r gyffordd i'r tu allan yn cael ei roi yn y data cydran, mae'r gwerth yn nodi'r cynnydd tymheredd pan nad yw'r gydran wedi'i gysylltu â'r sinc gwres neu nad yw wedi'i sodro i'r PCB. Y gwrthiant thermol allweddol mewn dylunio thermol yw'r gwrthiant thermol Rjb o'r sglodion i'r PCB a'r gwrthiant thermol Rjc o'r sglodion i wyneb y pecyn. Gellir mesur Rja gyda dau PCB safonol JEDEC, un ar gyfer PCB un ochr a'r llall ar gyfer PCB amlhaenog. Os oes gennych fanylebau Rjb a Rjc, gallwch amcangyfrif gwir godiad tymheredd y gydran. Wrth fesur Rja, nid oes unrhyw sglodion eraill ar y PCB. Pan fo cyflenwadau pŵer a sglodion afradu gwres eraill o amgylch y cydrannau, a phan fydd y PCB mewn cas plastig heb gefnogwr gyda gofod cyfyngedig, bydd y cynnydd tymheredd gwirioneddol yn uwch na'r mesuriad Rja. Mae'r gwerth oherwydd bod wyneb uchaf y pecyn plastig o'r rhan fwyaf o gydrannau'n trosglwyddo bron dim gwres. Dargludedd thermol resin epocsi yw 0.6 ~ 1W / (m · K) (wat fesul metr Kelvin), tra bod dargludedd thermol copr yn 400W / (m · K). Felly, mae dargludedd thermol copr 400 i 600 gwaith yn uwch na phlastig.

Y cam olaf mewn dadansoddiad thermol yw amcangyfrif y tymheredd amgylchynol, sy'n bwysig. Er enghraifft, mae tymheredd aer y labordy yn 25 gradd C ac mae'r sglodion ar y fainc yn gweithio ar 50 gradd C. Pan osodir y sglodion hyn ar dymheredd amgylchynol o 50 gradd C, bydd tymheredd y sglodion yn cyrraedd 75 gradd C. Fodd bynnag , wrth amcangyfrif y cam tymheredd amgylchynol, weithiau mae'n amhosibl pennu'r amodau amgylcheddol y gall y gydran weithio ynddynt.

Wrth ddadansoddi defnydd pŵer thermol PCB, caiff ei ddadansoddi'n gyffredinol o'r agweddau canlynol.

(1) Defnydd pŵer trydanol, hynny yw, y defnydd pŵer fesul ardal uned o'r PCB a'r defnydd pŵer ar y PCB.

(2) Strwythur y PCB, hy maint a deunydd y PCB.

(3) Dull mowntio PCB (fel gosodiad fertigol, gosodiad llorweddol), cyflwr selio a phellter o'r tai.

(4) Ymbelydredd thermol, hy emissivity yr wyneb PCB, y gwahaniaeth tymheredd rhwng y PCB a'r wyneb cyfagos a'u tymheredd absoliwt.

(5) Dargludiad gwres, hynny yw, dargludiad y rheiddiadur a chydrannau strwythurol mowntio eraill.

(6) Darfudiad thermol, hynny yw, darfudiad naturiol a darfudiad oeri gorfodol.

Mae dadansoddiad o'r ffactorau uchod yn ffordd effeithiol o ddatrys cynnydd tymheredd PCB. Yn aml mewn cynnyrch a system, mae'r ffactorau hyn yn rhyngberthynol ac yn ddibynnol. Dylid dadansoddi'r rhan fwyaf o'r ffactorau yn ôl y sefyllfa wirioneddol. Dim ond ar gyfer sefyllfa wirioneddol benodol y gellir cyfrifo neu amcangyfrif y paramedrau megis codiad tymheredd a defnydd pŵer yn gywir.

3. Gofynion sylfaenol ar gyfer dylunio thermol PCB

Wrth ddylunio PCB, yn enwedig ar gyfer dylunio PCB mowntio arwyneb, dylid ystyried problem cydweddu cyfernod ehangu thermol y deunydd yn gyntaf. Mae yna dri math o swbstrad pecyn ar gyfer cydrannau: swbstrad pecyn organig anhyblyg, swbstrad pecyn organig hyblyg a swbstrad pecyn ceramig. Mae'r swbstrad yn cael ei becynnu gan bedwar dull: technoleg mowldio, technoleg ceramig wedi'i fowldio, technoleg ceramig wedi'i lamineiddio a phlastig wedi'i lamineiddio. Y deunyddiau a ddefnyddir ar gyfer y swbstrad yn bennaf yw resin epocsi tymheredd uchel, resin BT, polyimide, ceramig, a gwydr anhydrin. Mae gan y deunyddiau hyn wrthwynebiad tymheredd uchel a chyfernodau ehangu thermol isel i'r cyfarwyddiadau X ac Y. Wrth ddewis y deunydd PCB, dylech ddeall ffurf pecyn y gydran a deunydd y swbstrad, ac ystyried ystod amrywiad tymheredd y broses sodro cydran. Dewiswch y swbstrad gyda'r cyfernod ehangu thermol i gyd-fynd â'r straen thermol a achosir gan y gwahaniaeth yng nghyfernod ehangu thermol y deunydd. .

Mae llawer o gydrannau'n defnyddio swbstrad pecyn ceramig, mae ei gyfernod ehangu thermol yn nodweddiadol (5 ~ 7) × 10-6 / gradd C, cyfernod ehangu thermol cludwr sglodion ceramig di-blwm LCCC yw (3.5 ~ 7 ~ 8) × {{7 }} / gradd . Mae rhai swbstradau cydran yn defnyddio'r un deunyddiau â rhai swbstradau PCB, megis PI, BT ac epocsi sy'n gwrthsefyll gwres. Wrth ddewis swbstrad y PCB, dylid ystyried cyfernod ehangu thermol y swbstrad mor agos â phosibl at gyfernod ehangu thermol deunydd y swbstrad cydran.

Dargludydd y PCB yw cynnydd tymheredd oherwydd y cerrynt sy'n mynd heibio, ac ni ddylai'r tymheredd amgylchynol fod yn fwy na 125 gradd C (mae gwerthoedd nodweddiadol yn gyffredin, yn dibynnu ar y swbstrad a ddewiswyd). Gan fod cydrannau wedi'u gosod ar y PCB a hefyd yn allyrru cyfran o'r gwres sy'n effeithio ar dymheredd gweithredu'r PCB, dylid ystyried y ffactorau hyn wrth ddewis deunydd PCB a dyluniad PCB. Ni ddylai tymheredd y man poeth fod yn fwy na 125 gradd. Dylid dewis y swbstrad PCB gyda ffoil copr mwy trwchus gymaint ag y bo modd. Mewn achosion arbennig, gellir dewis swbstrad â gwrthiant thermol bach fel sylfaen alwminiwm neu sylfaen ceramig, ac mae'r strwythur amlhaenog hefyd yn cyfrannu at ddyluniad thermol y PCB.

Mae swbstradau PCB a ddefnyddir yn eang ar hyn o bryd yn swbstradau brethyn gwydr epocsi copr-clad neu swbstradau brethyn gwydr resin ffenolig, a swm bach o swbstradau copr-clad papur. Er bod gan y swbstradau hyn briodweddau trydanol ac eiddo prosesu rhagorol, mae ganddynt afradu gwres gwael. Fel dull afradu gwres ar gyfer cydrannau sy'n cynhyrchu gwres uchel, prin y disgwylir iddo ddargludo gwres o resin y PCB ei hun, ond i wasgaru gwres o wyneb y cydrannau i'r aer amgylchynol. Fodd bynnag, wrth i gynhyrchion electronig fynd i mewn i'r cyfnod o finiaturization, mowntio dwysedd uchel, a chynulliad gwres uchel, nid yw'n ddigon i wasgaru gwres gan arwynebedd cydran fach iawn. Ar yr un pryd, oherwydd y nifer fawr o gydrannau mowntio wyneb fel QFP a BGA, mae'r gwres a gynhyrchir gan y cydrannau yn cael ei drosglwyddo i'r PCB mewn symiau mawr. Felly, y ffordd orau o ddatrys yr afradu gwres yw gwella gallu afradu gwres y PCB ei hun mewn cysylltiad uniongyrchol â'r cydrannau cynhyrchu gwres. Mae'r PCB yn cael ei gynnal neu ei allyrru.

4. dylunio thermol PCB

Mae yna dri mesur yn nyluniad thermol PCB: lleihau pŵer, afradu gwres a gosodiad. Nid yw lleihau gwres i gynhyrchu gwres; y afradu gwres yw dargludo neu afradu gwres, nad yw'n effeithio ar y cydrannau; y gosodiad yw, os na chaiff y gwres ei wasgaru, gellir ynysu'r cydrannau sy'n sensitif i wres trwy osodiad. Lleihau defnydd yw'r ateb mwyaf sylfaenol. Mae dau brif ddull o dderating a dylunio pŵer isel, ond mae angen eu dadansoddi ar y cyd â dyluniadau penodol. Wrth ddewis cydrannau, ceisiwch ddefnyddio cydrannau sy'n cynhyrchu gwres bach, megis gwrthyddion sglodion, gwrthyddion gwifrau (llai o wrthyddion ffilm carbon), cynwysorau monolithig, cynwysorau tantalwm (llai o gynwysyddion papur), MOS, cylchedau CMOS (llai defnydd) 锗 tiwb), dyfeisiau mowntio wyneb, ac ati Yn ogystal â dewis cydrannau pŵer isel, mae iawndal tymheredd a rheolaeth o rai cydrannau arbennig sy'n sensitif i dymheredd hefyd yn un o'r atebion.

Mae angen i Derating ystyried y ffordd o leihau defnydd. Tybiwch fod gwifren denau yn gallu pasio 10A o gerrynt mewn enw. Mae'r cerrynt yn cynhyrchu mwy o wres arno, ac mae'r wifren yn cael ei dewychu i gynyddu'r ymyl. Mae'n cael ei basio mewn enw trwy 20A. Pan fydd y cerrynt yn cael ei basio trwy 10A, mae'r golled gwres oherwydd ymwrthedd mewnol yn cael ei leihau ac mae'r gwres yn fach. Ar ben hynny, oherwydd y dyluniad derating, pan fydd y tymheredd amgylchynol yn codi, yn yr achos lle mae perfformiad y gydran wedi'i ddiraddio, oherwydd yr ymyl, hyd yn oed os yw'r perfformiad wedi'i ddiraddio, gellir bodloni'r gofyniad. O dan yr amodau a roddir, pan fydd tymheredd y cydrannau yn y gylched yn codi uwchlaw'r tymheredd gwarantedig dibynadwyedd, dylid cymryd mesurau afradu gwres priodol i ostwng y tymheredd i'r ystod gweithio dibynadwyedd, sef nod dylunio thermol yn y pen draw.

Afradu gwres yw prif gynnwys dylunio thermol PCB. Ar gyfer PCBs, mae tri math sylfaenol o afradu gwres: dargludiad thermol, darfudiad, ac ymbelydredd. Dargludiad thermol a darfudiad yw'r prif ddulliau o afradu gwres. Y ffordd gyffredin o afradu gwres yw defnyddio sinc gwres i ddargludo gwres o'r ffynhonnell wres a'i wasgaru trwy ddarfudiad aer. Ymbelydredd yw'r defnydd o donnau electromagnetig yn y gofod i afradu gwres, sydd ag ychydig bach o afradu gwres, ac fe'i defnyddir fel arfer fel modd ategol o afradu gwres.

Pwrpas dyluniad thermol PCB yw cymryd mesurau a dulliau priodol i leihau tymheredd cydrannau a thymheredd PCB, fel bod y system yn gweithio'n iawn ar y tymheredd cywir. O safbwynt hwyluso afradu gwres, yn ddelfrydol mae'r PCB wedi'i osod yn unionsyth, ac yn gyffredinol nid yw'r pellter rhwng y PCB a'r PCB yn llai na 2 cm.