忽略PCBAs的热考虑

忽略PCBAs的热考虑

尽管一提到印刷电路板组件(PCBA),我们马上就会想到电子,但良好的PCBA设计实际上是跨越电气、机械甚至化学工程的多学科努力。然而,技术公司可能会在PCBA设计上遇到麻烦的一个领域是,在生产、使用和返工过程中,升高的温度和通过电路板的热流的影响。

热运行的问题

PCBA会遇到很多热问题。一个更明显的问题是有源器件的散热不足,这产生了相当多的余热,比如在线性区域工作的fet(即不用作固态开关)。例如,如果MOSFET被用来限制控制系统中的电流,它的散热片必须能够分散足够的热量,使其保持在数据表中指定的最高工作温度下。这包括最坏的情况:当门电压是中间的VGS(关闭)和完全打开。

引申开来,这也适用于线性电压调节器。如果您的设计由于电气噪声要求(如在科学测量仪器中发现的高灵敏度模拟链)而迫使您远离开关调节器,则极有可能需要在静止空气中被动冷却之外的额外散热和气流。

在PCBA中,保持温度敏感元件的凉爽只是良好热设计的一个方面。另一个必要的方面是,确保从这些组件中移除的热量不会转移到组装的其他部分,否则会造成问题。

这比听起来要难,因为电子元件是通过对流冷却的,通过将热量转移到周围的空气中,也通过将热量分散到PCB中的传导。如果一个温暖的部件是通过将热量传导到PCBA的铜浇头被动冷却自己,那么热量可以通过整个板和涓滴到温度敏感组件。如果你在板上有一个温度传感器,那么热量可以传导到它,并通过传感器的引线人为地提高它的温度。因此,当单板从低温开始升温时,传感器会错误地读取高于实际空气温度的数据。另一方面,如果相同的传感器从一个温暖的组件向下,那么由于空气中的额外热量吹过传感器,该传感器读取的温度也会高于环境空气温度。

影响返工的热问题

如果您不密切注意PCBA中的铜层和痕迹,您可能最终设计出一个非常难以修复或返工的板。厚的铜层对于携带大量电流和降低IR下降是很好的,但它们会使返工更加困难,因为铜芯从烙铁头吸走热量或从热空气返工站加热的空气。

虽然你可以通过在部件上投掷更多的热量来补偿这一点,但是抬起一个衬垫,熔化一个头连接器,或损坏板上的其他部件的风险增加了。对于价格昂贵的PCBAs来说,由于只有一个部件出现故障,整个电路板报废,无法快速、容易地更换焊接部件可能意味着巨大的成本。

如何在设计过程中避免这些问题

以上提到的所有问题都可以通过以下设计技巧来避免:

在护垫上使用热缓解.这适用于通孔和表面安装部件,它们的性能不会受到电阻增加的不利影响(绝对值仍然很低)。

空气温度传感器不应直接连接到任何PCBA。使用长、小直径的电线在传感器和电路板之间放置一定的距离,以减少热量从电路板上流下来的测量误差。目前,大多数高精度空气温度传感器都是电流源传感器,因此需要远程使用。

将你的PCBA分成单独的板,用于高功率和I/O,和控制。限制重铜注入高电流板。您将不得不花费时间和金钱重新设计布局并添加连接器(可能还有电缆),但在实践中,这往往比在单片PCBA中拆分平面工作得好得多。

注意盒子里的空气流动。设计外壳,使空气从PCBA最酷的部分移动到最暖的部分。引导空气流动,使它在产生最多热量的部件上移动得更快,因为空气能带走的热量越多,传导到板上的热量就越少。

普罗维登斯广泛的PCBA测试能力和电路板组装经验可以帮助您识别和纠正这些和许多其他热问题在您的PCBA设计。雷竞技绝地大逃杀今天联系我们,了解我们如何帮助您的板保持凉爽!

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