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PCB电路板散热技巧

来源:  发布时间:2019-06-21   点击量:94

电路板工作产生的热量使设备内部的温度迅速上升。如果热量没有及时释放,设备将继续升温。

器件就会因过热失效,电子设备的可靠性将下降。因此,处理电路板的散热是非常重要的。

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一、印刷电路板温升因素分析
     PCB温升的直接原因是功耗器件的存在。
     度随功耗的大小变化。


印刷电路板温升的两种现象:

(1)局部温升或大面积温升;
      (2)短时间或长时间升温。


在PCB热功耗分析中,一般从以下几个方面进行分析.


1.电气功耗

(1)分析单位面积上的功耗;
      (2)分析了印刷电路板上的配电情况。


2.印制板的结构

(1)印制板的尺寸;
      (2)印制板的材料。


3.印制板的安装方式

(1)安装方式(如垂直安装、水平安装);
      (2)密封情况和离机壳的距离。


4.热辐射

(1)印制板表面的辐射系数;
      (2)印刷电路板与相邻表面的温差和绝对温度;


5.热传导

(1)安装散热器;
      (2)其他安装结构的传输。


6.热对流

(1)自然对流;
      (2)强迫冷却对流。


从PCB上述各因素的分析是解决印制板的温升的有效途径,往往在一个产品和系统中这些因素是互

相关联和依赖的,大多数因素应根据实际情况来分析,只有针对某一具体实际情况才能比较正确地
计算或估算出温升和功耗等参数。


二、电路板散热方式


1。高热设备、散热器和导热板

当pcb中的几个器件具有较大的热值(小于3)时,当温度尚未达到时,可以将散热器或导热管添加到加热装置中。
当可以降低时,可以使用带风扇的散热器来增强散热效果。当加热装置的量大(大于3)时,可以使用它。
大的散热罩(板),它是按PCB板上发热器件的位置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位置。散热器盖整体固定在部件表面,并与每个部件接触以散热。但由于元
装置安装焊接时,高低稠度差,散热效果不好。为了提高元件的散热效率,通常在元件表面加装软质热相变导热垫。
果。


2、PCB板自身散热本身

目前广泛使用的印刷电路板为覆铜/环氧玻璃布或酚醛树脂玻璃布,也使用少量纸基覆铜板。
材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能,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本身树脂传导热量,而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到
在小型化、高密度安装和高加热装配的时代,仅仅在面积很小的元件表面散热是不够的。
同时,由于QFP、BGA等表面安装元件的广泛使用,元件产生的热量被大量传给PCB板,给出了解决方案。
散热的最佳方法是提高与加热元件直接接触的PCB散热能力,并通过PCB板传输或发射。


3。合理线形设计散热

由于板料中树脂的导热性能较差,铜箔线和铜箔孔是良好的热传导体,增加铜箔的残留率,增加导热孔是散热的关键。
的主要手段。
为了评价印刷电路板的散热性能,有必要对印刷电路板绝缘基板的等效导电性进行评价,这种复合材料由不同导热性的材料组成。
热系数(九eq)进行计算。


4.对于采用自由对流空气冷却的设备,最好将集成电路(或其他器件)设置为纵向长度或横向长度。

式排列。


5。同一块印刷电路板上的器件,应根据其发热量和散热程度,尽量布置,发热量小或耐热性差。

(例如小信号晶体管、小型集成电路、电解电容等)。)放置在冷却空气流的最上面(入口)中,具有高的热量或阻力。
热器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)位于冷却气流的下游。


6.在水平方向上,高功率装置尽可能接近印刷电路板的边缘,以便缩短热传递路径;在垂直方向,高功率装置

这些器件尽可能靠近印刷电路板的顶部,以减少这些器件对其他器件温度的影响。


七、温度敏感设备最好放置在最低温度区域(如设备底部)。请勿将其放入加热装置。

的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局。


8。印刷电路板的散热主要取决于气流,因此在设计中应研究气流路径,合理配置器件或印刷电路板。

电路板。当空气流动时,它总是倾向于在电阻小的地方流动,所以当在印刷电路板上配置设备时,避免出现在某个区域。
域具有更大的空域。在整台机器中配置多个PCB时,也应注意到同样的问题。


9.避免热点集中在PCB上,尽可能均匀地在PCB板上分配电源,保持PCB表面温度性能的均匀性。

对。在设计过程中,通常很难实现严格的均匀分布,但为了避免出现功率密度过高的区域,必须避免出现这种情况。
现过热点影响整个电路的正常工作。在有条件的情况下,有必要对印刷电路的热效率进行分析。
在一些专业PCB设计软件中增加的热效能指标分析软件模块,就可以帮助设计人员优化电路设计。


10。将耗电量最高、热输出最高的设备布置在最佳散热位置附近。不要将加热装置放置在印刷电路板的角处。

落在边缘和周围,除非它附近有一个散热器。在设计功率电阻时尽可能选择大一些的器件,且在调
整印制板布局时使之有足够的散热空间。


11.高散热装置须能减低与基板相连的它们之间的热阻。为了更好地满足热特性要求,在芯片底

表面可以使用一些导热材料(如涂有一层导热硅胶),并保持一定的接触面积,用于器件散热。


12.装置与基板之间的连接:

(1)尽量缩短装置的引线长度;

 (2)在选择高功耗器件时,应考虑铅材料的导热系数,如有可能,应尽可能选择铅的最大截面表面;

(3)选择带有更多插脚的设备。


13.设备的包装选择:

(1)考虑热设计时,应注意装置的包装说明及其导热系数。
       (2)应考虑在基板和器件封装件之间提供良好的导热路径;
     (3)热传导路径上应避免空气隔断。如果是这样,可以用导热材料填充。


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