PCB 熱管理通常涉及設計和輔助器件的組合,如散熱器,以處理過多的熱量。
精心挑選、布局器件并測試熱沖擊彈性是改善 PCB 熱管理的方法。
高功率密度電子器件特別難以進行熱管理,因為它們會非常快地產生大量熱量。
PCB 熱管理
PCB 熱管理是一組策略,設計人員可以使用這些策略來減少 PCB 在正常工作時產生的熱量,并降低異常時產生大量熱量的可能性。
PCB 熱管理降低了系統正常工作期間物理損壞的幾率,并可以提高通過電子器件傳輸的信號的完整性。通過 PCB 的功率越多,就越需要熱管理來使其有效工作。無論多復雜,也無論其用途如何,每塊 PCB 都應該具有有效的熱管理。
PCB 熱管理技術
PCB 熱管理是一項復雜的工作,涉及對器件、材料、Layout、間距和電氣干擾的分析。關于如何管理 PCB 中的熱量,沒有單一的答案,隨著新型 PCB 的出現,新的熱管理指南將是必要的。下文將探討一些管理 PCB 熱量的建議。
精心挑選和布局器件
電路板溫度應始終盡可能低,許多因素都會影響溫度的變化。器件的效率、導電引線的間距以及電路板基板中使用的材料都會產生不同的基準電路板溫度。
設計人員可以通過精心布局器件、使用保形涂層和盡量減少熱障來控制 PCB 中的熱量流動。熱障是電路板上容納熱量的區域,如孔和槽。這些熱障可能很難通過間距或散熱器等器件來緩解,當它們是負空間時更是如此。
熱沖擊彈性測試
如果 PCB 在很短的時間內加熱到很高的溫度,就會達到熱沖擊的狀態。熱沖擊相當危險,因為這會中斷電流或導致 PCB 完全失效。作為 PCB 熱管理的一部分,設計人員應對熱沖擊彈性進行測試。當熱沖擊發生時,故障可能發生在電路板基板內或連接到電路板的器件內。
PCB 設計可以符合多種熱沖擊彈性國際標準。熱沖擊彈性也可能與耐熱循環性疊加,耐熱循環性保護 PCB 不因溫度快速變化而失效。溫度的快速變化會削弱器件焊接,導致保護涂層變形,或導致斷裂。
為什么某些電子產品中的
PCB 熱管理尤為困難?
具有高功率密度的 PCB 中的發熱難以控制。發生這種情況是因為有許多走線同時汲取功率,并且許多器件同時依賴于電流供應。高功率密度 PCB 不一定是不良設計;一些應用需要高功率密度來實現各種功能。在這些情況下,有效利用空間至關重要,因為任何串擾都會迅速導致熱尖峰。
一些高功率密度 PCB 需要大型器件,這又增加了其熱管理的復雜性。大型器件自然會產生更多熱量,但也會減少 PCB 上用于散熱的可用面積。在 PCB 上保持足夠的散熱面積是熱管理的一個重要部分;將器件盡可能緊密地封裝在一起并覆蓋電路板,即使它們都符合 IPC 標準,也可能是有害的。
PCB 熱管理是 PCB 設計的一個關鍵部分,影響 PCB 的物理功能和性能,因此每個設計人員都應予以關注。inspectAR 軟件利用增強現實技術(AR)以交互性的方式評估并改進 PCB 熱管理,輕松準確地實現 PCB 檢查、調試、返工和組裝。
上圖顯示了在inspectAR 軟件中 對AR 疊層制造的探測,可有效避免過熱問題。利用AR技術,工程師或制造技術人員可以在制造過程中的任何時候將單個器件、走線、子電路或整個電路板與設計規格進行比較,并隨時查看技術手冊、添加留言、注釋。
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