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电路板温升因素分析及解决方法

发布时间:2019-09-12 09:05:41 分类:行业新闻

 电子设备作业时发生的热量,使设备内部温度迅速上升,若不及时将该热量发出,设备会继续升温,器材就会因过热失效,电子设备的可靠性将下降。因而,对电路板进行散热处理十分重要。

 
 
    引起电路板温升的直接原因是因为电路功耗器材的存在,电子器材均不同程度地存在功耗,发热强度随功耗的巨细变化。
 
    电路板中温升的2种现象:
 
    (1)部分温升或大面积温升;
 
    (2)短时温升或长期温升。
 
    在剖析PCB热功耗时,一般从以下几个方面来剖析。
 
    1.电气功耗
 
    (1)剖析单位面积上的功耗;
 
    (2)剖析PCB电路板上功耗的散布。
 
    2.电路板的结构
 
    (1)电路板的尺寸;
 
    (2)电路板的资料。
 
    3.电路板的装置方法
 
    (1)装置方法(如垂直装置,水平装置);
 
    (2)密封状况和离机壳的间隔。
 
    4.热辐射
 
    (1)电路板外表的辐射系数;
 
    (2)电路板与相邻外表之间的温差和他们的绝对温度;
 
    5.热传导
 
    (1)装置散热器;
 
    (2)其他装置结构件的传导。
 
    6.热对流
 
    (1)天然对流;
 
    (2)逼迫冷却对流。
 
    从PCB上述各要素的剖析是处理印制板温升的有效途径,往往在一个产品和系统中这些要素是相互关联和依托的,大多数要素应根据实际状况来剖析,只有针对某一详细实际状况才干比较正确地核算或估算出温升和功耗等参数。
 
    中信华电路板散热方法
 
    1.高发热器材加散热器、导热板
 
    当PCB中有少数器材发热量较大时(少于3个),可在发热器材上加散热器或导热管,当温度还不能降下来时,可选用带电扇的散热器,以增强散热作用。当发热器材量较多时(多于3个),可选用大的散热罩(板),它是按PCB板上发热器材的方位和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低方位。将散热罩全体扣在元件面上,与每个元件触摸而散热。但因为元器材装焊时高低共同性差,散热作用并不好。通常在元器材面上加柔软的热相变导热垫来改善散热作用。
 
    2.经过PCB板自身散热
 
    现在广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材,还有少量运用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优秀的电气功能和加工功能,但散热性差,作为高发热元件的散热途径,几乎不能指望由PCB自身树脂传导热量,而是从元件的外表向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度装置、高发热化组装时代,若只靠外表积十分小的元件外表来散热是非常不够的。同时因为QFP、BGA等外表装置元件的很多运用,元器材发生的热量很多地传给PCB板,因而,处理散热的好方法是提高与发热元件直接触摸的PCB自身的散热才能,经过PCB板传导出去或发出出去。
 
    3.选用合理的走线规划完成散热
 
    因为板材中的树脂导热性差,而铜箔线路和孔是热的良导体,因而提高铜箔剩下率和添加导热孔是散热的首要手法。
 
    评价PCB的散热才能,就需要对由导热系数不同的各种资料构成的复合资料逐个PCB用绝缘基板的等效导热系数(九eq)进行核算。
 
    4.对于选用自在对流空气冷却的设备,好是将集成电路(或其他器材)按纵长方法排列,或按横长方法排列。
 
    5.同一块印制板上的器材应尽或许按其发热量巨细及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器材(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的上流(入口处),发热量大或耐热性好的器材(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流下游。
 
    6.在水平方向上,大功率器材尽量接近印制板边沿安顿,以便缩短传热途径;在垂直方向上,大功率器材尽量接近印制板上方安顿,以便削减这些器材作业时对其他器材温度的影响。
 
    7.对温度比较灵敏的器材好安顿在温度低的区域(如设备的底部),千万不要将它放在发热器材的正上方,多个器材好是在水平面上交织布局。
 
    8.设备内印制板的散热首要依托空气活动,所以在规划时要研究空气活动途径,合理装备器材或印制电路板。空气活动时总是趋向于阻力小的地方活动,所以在印制电路板上装备器材时,要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的装备也应留意同样的问题。
 
    9.避免PCB上热门的集中,尽或许地将功率均匀地散布在PCB板上,保持PCB外表温度功能的均匀和共同。往往规划过程中要达到严厉的均匀散布是较为困难的,但一定要避免功率密度太高的区域,避免出现过热门影响整个电路的正常作业。如果有条件的话,进行印制电路的热效能剖析是很有必要的,如现在一些专业PCB规划软件中添加的热效能目标剖析软件模块,就可以帮助规划人员优化电路规划。
 
    10.将功耗高和发热大的器材安顿在散热佳方位邻近。不要将发热较高的器材放置在印制板的旮旯和四周边缘,除非在它的邻近组织有散热装置。在规划功率电阻时尽或许挑选大一些的器材,且在调整印制板布局时使之有满意的散热空间。
 
    11.高热耗散器材在与基板衔接时应尽或许削减它们之间的热阻。为了更好地满意热特性要求,在芯片底面可运用一些热导资料(如涂改一层导热硅胶),并保持一定的触摸区域供器材散热。
 
    12.器材与基板的衔接:
 
    (1)尽量缩短器材引线长度;
 
    (2)挑选高功耗器材时,应考虑引线资料的导热性,尽量挑选引线横段面大的;
 
    (3)挑选管脚数较多的器材。
 
    13.器材的封装选取:
 
    (1)在考虑热规划时应留意器材的封装阐明和它的热传导率;
 
    (2)应考虑在基板与器材封装之间提供一个良好的热传导途径;
 
    (3)在热传导途径上应避免有空气隔断,如果有这种状况可选用导热资料进行填充。
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