PCB メーカーは、PCB 設計と熱放散の知識を説明します

PCB メーカーは、PCB 設計と熱放散の知識を説明します

電子機器は、動作中に一定量の熱が発生するため、機器内部の温度が急激に上昇します。 熱が時間内に放散されないと、機器の温度が上昇し続け、過熱によりデバイスが故障し、電子機器の信頼性が低下します。 したがって、回路基板上で適切な放熱処理を行うことが非常に重要です。

1、基板冷却モード

1 PCB による放熱

現在、広く使用されているPCBボードは、銅クラッド/エポキシガラスクロス基板またはフェノール樹脂ガラスクロス基板であり、紙ベースの銅クラッド基板がいくつかあります。 これらの基板は優れた電気特性と処理特性を備えていますが、熱放散が不十分です。 高発熱素子の放熱方法としては、PCB自体の樹脂からの熱伝達はほとんど期待できず、素子表面から周辺空気への放熱が期待できます。 しかし、電子製品は部品の小型化、高密度実装、および高熱アセンブリの時代に突入したため、熱放散のために非常に小さな表面積を持つ部品の表面だけに頼るだけでは十分ではありません。 同時に、QFP や BGA などの表面実装部品が多用されているため、部品によって生成された大量の熱が PCB 基板に伝達されます。 したがって、熱放散を解決する最善の方法は、PCB ボードを介して伝達または分散される発熱体と直接接触する PCB 自体の熱放散能力を向上させることです。

2 高発熱体とラジエーターと熱伝導プレート

PCB 内に加熱容量の大きい (3 未満) コンポーネントがいくつかある場合は、加熱コンポーネントにラジエーターまたは伝熱管を追加できます。 温度が下がらない場合は、ファン付きのラジエーターを使用して放熱効果を高めることができます。 加熱装置が多い場合（3台以上）は大型の放熱カバー（プレート）を使用できます。 これは、PCB ボード上の加熱デバイスの位置と高さに応じてカスタマイズされた特別なラジエーターです。または、大型フラット パネル ラジエーターで異なるコンポーネントの高低位置を選択できます。 ヒートシールドをエレメント面全体に座屈させ、各エレメントに接触させて放熱します。 ただし、組み立ておよび溶接中のコンポーネントの一貫性が低いため、放熱効果は良好ではありません。 通常、放熱効果を向上させるために、コンポーネントの表面に柔らかい熱相変化熱伝導パッドが追加されます。

3 自由対流空気によって冷却される機器の場合、集積回路 (またはその他のデバイス) を縦方向または横方向に配置することをお勧めします。

4 水平方向では、大電力デバイスをプリント基板の端にできるだけ近づけて配置し、伝熱経路を短くします。 垂直方向では、動作中の他のデバイスの温度に対するこれらのデバイスの影響を減らすために、高電力デバイスをプリント回路基板の上部にできるだけ近づけて配置する必要があります。

5 同一プリント基板上の部品は、その発熱量と放熱度に応じて、できるだけゾーンに配置する必要があります。 発熱量の少ない部品や耐熱性の悪い部品（小信号トランジスタ、小型集積回路、電解コンデンサなど）は冷却風の流れの上部（入口）に配置し、発熱量の多い部品は冷却風の流れの上部（入口）に配置します。 値または良好な熱抵抗 (パワートランジスタ、大規模集積回路など) は、冷却空気の流れの下部に配置する必要があります。

6 消費電力と発熱量が最も多いデバイスを、最適な放熱位置の近くに配置します。 近くにヒートシンクがない限り、プリント基板の角や周囲の端に発熱の高い部品を配置しないでください。 電源抵抗の設計は、できる限り大きな素子を選定し、プリント基板のレイアウトを調整する際には十分な放熱スペースを確保してください。

7機器内のプリント回路基板の放熱は主に空気の流れに依存するため、設計時に空気の流れを検討し、デバイスまたはプリント回路基板を合理的に構成する必要があります。 空気が流れるとき、常に抵抗の小さいところを流れようとします。 したがって、PCB 上でコンポーネントを構成する場合、特定の領域に大きなスペースを残さないようにする必要があります。 マシン全体の複数のプリント回路基板の構成も、同じ問題に注意を払う必要があります。

8 温度に敏感な機器は、温度が最も低い場所 (機器の底など) に配置し、加熱機器の真上には配置しないでください。 複数のデバイスは、水平面上でずらして配置する必要があります。

9 PCB 上のホット スポットの集中を避け、可能な限り電力を PCB に均等に分配し、PCB 表面温度性能の均一性と一貫性を維持します。 多くの場合、設計プロセスで厳密に均一な分布を達成することは困難ですが、回路全体の正常な動作に影響を与えるホット スポットの発生を避けるために、電力密度が高すぎる領域を避ける必要があります。 条件が許せば、プリント回路の熱効率解析を行う必要があります。 たとえば、一部の専門的な PCB 設計ソフトウェアに追加された熱効率指数解析ソフトウェア モジュールは、設計者が回路設計を最適化するのに役立ちます。

10.放熱を実現するために合理的な配線設計を採用

シート内の樹脂は熱伝導率が低く、銅箔の線と穴は熱の良導体であるため、銅箔の残存率を改善し、熱伝導率の穴を増やすことが放熱の主な手段です。

プリント基板の放熱能力を評価するには、熱伝導率の異なるさまざまな材料からなる複合材料であるプリント基板用絶縁基板の等価熱伝導率 (9 eq) を計算する必要があります。

以上、PCBの放熱技術と方法の紹介でしたので、参考になれば幸いです。 PCB アセンブリ、PCB 設計、および PCB 処理メーカーが、PCB 設計と放熱に関する知識を説明します。