مدیریت حرارتی در PCB های چند لایه ای: سرد نگه داشتن تخته های خود را تحت بار

مدیریت حرارتی یکی از بحرانی ترین و اغلب دست کم گرفته شده ترین چالش ها در طراحی PCB چند لایه است. همانطور که سیستم های الکترونیکی قدرتمندتر می شوند و در محفظه های کوچکتر بسته بندی می شوند، چگالی حرارتی PCB ها همچنان افزایش می یابد. برای خریداران صنعتی اروپایی، درک ویژگی‌های حرارتی PCB‌های چند لایه برای مشخص کردن بردهایی که عملکرد قابل اعتمادی در این زمینه دارند، ضروری است.

گرما در PCB عمدتاً از سه منبع منشأ می‌گیرد: اتلاف توان در اجزای فعال نصب شده بر روی سطح برد، تلفات I-squared-R در ردپاها و سطوح مسی، و تلفات دی الکتریک در مواد بستر در فرکانس‌های بالا. در اکثر برنامه ها، منبع غالب اجزای فعال هستند - پردازنده ها، ماسفت های قدرت، درایورهای موتور و تقویت کننده های قدرت RF. PCB باید یک مسیر حرارتی برای هدایت گرما از این اجزا و پخش آن به محیط اطراف فراهم کند.

یکی از عملکردهای کلیدی PCB چند لایه در مدیریت حرارتی استفاده از صفحات مسی به عنوان پخش کننده حرارت است. صفحات مسی جامد - به ویژه صفحات زمین در یک تخته چند لایه - رسانایی حرارتی نسبتا بالایی دارند. هنگامی که به پدهای حرارتی اجزای داغ از طریق دریچه‌های حرارتی متصل می‌شوند، این صفحات گرما را در منطقه بزرگ‌تری پخش می‌کنند و دمای پیک را در قطعه کاهش می‌دهند. گاهی اوقات این اثر گسترش حرارتی نامیده می شود.

یک استراتژی حرارتی خوب طراحی شده برای PCB چند لایه شامل الگوهای تسکین حرارتی در اطراف پدهای اجزاء، وزن مس کافی بر روی لایه‌های صفحه (35 میکرون یا بیشتر)، و راه‌های حرارتی که مستقیماً در زیر پدهای حرارتی اجزای پرقدرت قرار می‌گیرند.

رسانایی حرارتی مواد بستر PCB معمولاً بسیار کمتر از مس است. استاندارد FR-4 دارای هدایت حرارتی تقریباً 0.3 W/mK است، در مقایسه با مس تقریباً 400 W/mK. این بدان معناست که بستر به عنوان یک عایق حرارتی نسبت به صفحات مسی عمل می کند، به همین دلیل است که ویزهای حرارتی و صفحات مسی ابزار اصلی برای مدیریت گرما در PCB چند لایه هستند.

برای کاربردهایی با بارهای حرارتی بسیار بالا - مانند درایورهای LED پرقدرت، کنترل‌کننده‌های موتور و تقویت‌کننده‌های قدرت RF - گاهی اوقات از PCB‌های هسته فلزی (MCPCB) با بسترهای آلومینیومی یا مسی استفاده می‌شود. اینها رسانایی حرارتی بسیار بالاتری را از طریق بستر تخته فراهم می‌کنند و اتلاف گرمای مؤثرتری را ممکن می‌سازند.

خریداران اروپایی که PCB های چند لایه را برای کاربردهای گرمایی مشخص می کنند، باید قبل از نهایی کردن مشخصات، نیازهای حرارتی خود را با تامین کننده PCB خود در میان بگذارند. پارامترهای کلیدی برای تأیید عبارتند از مقاومت حرارتی نامی ساخت تخته، حداکثر دمای عملیاتی، و هرگونه داده تست حرارتی که تأمین‌کننده می‌تواند از تخته‌های تولیدی با طرح‌های حرارتی مشابه ارائه دهد.

نتیجه گیری:انتخاب تامین کننده PCB چند لایه مناسب مستلزم ارزیابی قابلیت تولید، گواهینامه های کیفیت و توانایی مقیاس بندی از نمونه اولیه تا تولید انبوه است. Dongguan Xingqiang Circuit Board Technology Co., Ltd. از سال 1995 با دو پایگاه تولیدی به مساحت 205000 متر مربع و ظرفیت ماهیانه 200000 متر مربع به بازار جهانی PCB خدمت می کند. محصولات دارای گواهینامه ISO، CE و ROHS هستند.