Miten parantaa lämmön haihtumista PCB-malleilla?

Jos haluat, että piirilevysi toimii tehokkaasti ja tehokkaasti, sinun on harkittava joitakin suunnittelumuutoksia. Lämmönhaihdutuksen parantamiseksi sinun on optimoitava komponenttien asettelu. Tämä auttaa piirilevyjäsi hyödyntämään kuparitasoja, lämpöhäviöreikiä ja juotosmaskin aukkoja täysimääräisesti. Lisäksi sinun on varmistettava, että käyttämäsi lämpövastuskanava on kohtuullinen, mikä mahdollistaa tasaisen lämmön viennin piirilevystä.

Termiset läpiviennit

Yksi tapa parantaa lämmönhukkaa piirilevymalleissa on sisällyttää lämpöläpiviennit. Lämpöläpivientien etuna on, että ne mahdollistavat lämmön siirtymisen kahden eri kerroksen välillä. Suurempi lämpöläpivienti tarjoaa enemmän tilaa lämmön siirtymiselle. Aiemmin suosittuja olivat johtavalla epoksilla täytetyt läpiviennit. Nämä läpiviennit eivät kuitenkaan ole ainoastaan epätaloudellisia, vaan ne voivat olla myös kalliita. Harkitse sen sijaan tavallisten lämpöläpivientien käyttöä, jotka ovat ilmaisia ja lähes yhtä tehokkaita.

Lämpöläpiviennit eivät ole vain hyödyllisiä laitteelle, vaan ne auttavat myös alentamaan liitoslämpötilaa. Ne mahdollistavat myös muita lämmönpoistomenetelmiä piirilevyn takapuolella.

Kuparin paino

Kuparin paino on tärkeä näkökohta PCB-suunnittelun suunnittelussa. Se lisää piirilevyn kokonaispaksuutta, ja se mitataan yleensä unsseina neliöjalkaa kohti. Painavaa kuparia käyttävien piirilevyjen paino voi olla jopa 20 unssia neliöjalkaa kohti. Paksuuden lisäksi kuparin paino on myös merkittävä tekijä piirilevyn virransietokyvyn kannalta.

Raskaan kuparin piirilevyjä käytetään usein tehoelektroniikkalaitteissa ja muissa laitteissa, joiden on kestettävä ankaria ympäristöjä. Näissä malleissa on paksummat jäljet, jotka voivat kantaa suurempia virtoja. Niissä ei myöskään tarvita parittoman pituisia johtoja. Lisäksi matalan kuparin piirilevyt mahdollistavat alhaisen jäljitysimpedanssin, mutta niissä ei todennäköisesti ole erittäin pieniä jäljitysleveyksiä.

Paljastetut tyynyt

Lämpökanavan läsnäolo pienentää tyynyn ja ympäröivän tason lämpötilan välistä eroa. Lämpöläpiviennin lämmönjohtavuus pienenee myös, jos pinnalla on alla oleva taso. Kahden tyynyn väliin sijoitetun lämpöläpiviennin osuus pinta-alasta on pieni.

On erittäin tärkeää minimoida piirilevyjen tehokomponenttien tuottaman lämmön määrä. Tästä syystä suunnittelijoiden tulisi pitää ne kaukana kulmista ja vierekkäisistä jäljistä. Heidän olisi myös optimoitava näiden tehokomponenttien ympärillä oleva alue, mikä tehdään usein paljastamalla tehotyynyt. Tämäntyyppiset pads johtavat 80% IC-paketin tuottamasta lämmöstä paketin pohjan kautta ja loput haihtuu sivujen kautta.

Suunnittelijat voivat käyttää parempia lämmönhallintatuotteita PCB-piirilevyjen lämmön vähentämiseksi. Näihin tuotteisiin kuuluvat muun muassa lämpöputket, jäähdytyselementit ja tuulettimet. Nämä tuotteet voivat auttaa vähentämään piirilevyn lämpötilaa johtumisen, passiivisen konvektion ja säteilyn avulla. Lisäksi suunnittelijat voivat valita kytkentätavan, joka vähentää piirilevylle syntyvää lämpöä. Yleinen avointa liitäntää koskeva lähestymistapa johtaa useampiin lämpöongelmiin kuin se ratkaisee.

Jäähdytystuulettimet

Piirilevyt voivat hyötyä jäähdytystuulettimien lisäämisestä lämmön poistamiseksi levystä. Yleensä kupari- tai polyimidipohjamateriaaleilla valmistetut piirilevyt haihduttavat lämpöä nopeammin kuin johtamattomalla pohjamateriaalilla valmistetut. Nämä piirilevyt ovat myös joustavampia ja niissä on usein suurempi pinta-ala lämmön johtamista varten. Lisäksi niissä on enemmän tilaa suuritehoisten komponenttien välissä.

Jäähdytystuulettimien oikea sijoittelu auttaa parantamaan lämmöntuottoa. Hyvä piirilevyasettelu sijoittaa suurimman virran tuottavat komponentit jäähdytystuulettimien alapuolelle. IPC-2221-piirilevysuunnitteluoppaan avulla suunnittelija voi selvittää suositellut etäisyydet kunkin komponentin välillä.

Lämpöä johtavat substraatit

Lämpöä johtavan substraatin valitseminen PCB-suunnitteluun on tärkeä näkökohta suunnittelussa. Se voi auttaa parantamaan lämmöntuottoa vähentämällä aktiivisten komponenttien lämpörasitusta. Korkea lämmönjohtavuus voi myös poistaa tilaa vievien jäähdytyslevyjen tai tuulettimien tarpeen.

Lämpöä johtavat substraatit ovat PCB-piirilevyjen olennaisia komponentteja, joten on tärkeää valita oikeat substraatit. Lämpöä johtavien alustojen käytön lisäksi myös komponenttien oikea geometrinen sijoittelu voi vähentää lämmönsiirtymistä. Esimerkiksi johtojen välinen etäisyys on kriittinen. Jos jäljet ovat liian lyhyitä, ne voivat aiheuttaa kuumia kohtia tai heikentää herkkien komponenttien suorituskykyä. Toinen tärkeä näkökohta on kuparijäljen paksuus. Kannattaa valita kuparijälkiä, joiden impedanssi on alhainen, mikä vähentää tehohäviötä ja lämmöntuottoa.

Lämpöä johtavien substraattien käyttäminen piirilevysuunnittelussa voi parantaa lämmönhukkaa ja vähentää laitteiden välistä lämpöresistanssia. Käyttämällä lämpöä johtavia materiaaleja sirujohtimien pohjassa voidaan myös lisätä niiden välistä kosketuspinta-alaa, mikä auttaa laitteita haihduttamaan lämpöä. Lisäksi lämpöä johtavia materiaaleja voidaan käyttää täytteinä, jotka auttavat vähentämään lämpöresistanssia.