Sebagai platform bersepadu komponen yang paling lazim, PCB berbilang lapisan menghubungkan papan litar dan komponen bersama-sama. Dengan produk elektronik menjadi ringan, nipis dan kecil saiznya, serta berprestasi tinggi, komponen IC telah menjadi sangat bersepadu, yang membawa kepada tahap integriti PCB yang tinggi. Akibatnya, penghasilan haba telah meningkat dengan ketara dan ketumpatan terma PCB semakin meningkat terutamanya disebabkan oleh penggunaan besar-besaran komponen IC frekuensi tinggi seperti jenis A/D atau D/A dan peningkatan frekuensi litar. Jika kehilangan haba yang besar gagal dilepaskan, kebolehpercayaan peralatan elektronik akan sangat terjejas. Menurut statistik, dalam kalangan faktor yang membawa kepada kegagalan peralatan elektronik, suhu menyumbang setinggi 55%, sebagai punca utama. Apabila suhu meningkat, kadar kegagalan komponen elektronik akan meningkat secara eksponen. Apabila suhu persekitaran meningkat sebanyak 10°C, kadar kegagalan sesetengah komponen elektronik boleh meningkat sehingga dua kali ganda. Bagi produk aeroangkasa, reka bentuk kawalan terma seperti ini langsung tidak boleh diabaikan kerana kaedah reka bentuk yang tidak sesuai untuk semua jenis litar dalam persekitaran khas berkemungkinan mengakibatkan kegagalan sepenuhnya keseluruhan sistem. Oleh itu, perhatian yang besar mesti diberikan kepadareka bentuk termasemasa reka bentuk PCB.
Analisis harus dimulakan dengan analisis punca. Punca langsung suhu tinggi papan PCB terletak pada kewujudan komponen penggunaan kuasa. Setiap komponen mempunyai penggunaan kuasa pada tahap yang berbeza yang mencetuskan perubahan keamatan haba. Terdapat 2 jenis fenomena kenaikan suhu: kenaikan suhu setempat atau kenaikan suhu kawasan besar dan kenaikan suhu jangka pendek atau kenaikan suhu jangka panjang. Pemindahan haba mempunyai 3 cara: pengaliran haba, perolakan haba dan sinaran haba. Sinaran melesapkan haba melalui pergerakan gelombang elektromagnet yang melalui ruang. Oleh kerana pelesapan sinaran mempunyai jumlah haba yang agak rendah, ia biasanya dianggap sebagai kaedah pelesapan bantuan. Perenggan ini akan memperkenalkan satu penyelesaian untukPenyebaran haba PCBdalam proses operasi jangka panjang dalam persekitaran bersuhu tinggi berdasarkan teknologi pengaliran haba dan penyimpanan haba sementara dengan sink haba, dengan menggunakan satu jenis PCB servo sebagai contoh.
Pada PCB servo ini, terdapat 2 cip penguat kuasa dengan kuasa 2W, 2 cip penukaran R/D, 2 cip CPU, 1 cip EPLD dan 1 cip penukaran A/D. Jumlah kuasa PCB servo ini ialah 9W. PCB servo dipasang dalam persekitaran kedap udara dengan perolakan udara yang terhad. Selain itu, disebabkan ruang yang terhad, pelesapan plat sejuk tidak dapat dipasang pada PCB servo. Untuk memastikan operasi normal PCB servo, hanya teknologi pengaliran haba dan penyimpanan haba sementara sirip penyejuk boleh digunakan untuk memindahkan haba yang dihasilkan daripada PCB ke badan.
Ia adalah kaedah biasa untuk menghilangkan haba melaluiPCB teras logam. Pertama, papan logam dengan pengaliran haba yang sangat baik disisipkan di antara PCB berbilang lapisan. Kemudian, haba disebarkan terus dari papan logam atau peralatan terpisah disambungkan ke papan logam untuk menghilangkan haba. Struktur operasi ditunjukkan dalam Rajah 1.
Bahan utama bagi PCB teras logam merangkumi aluminium, kuprum dan keluli. Ia juga boleh digunakan sebagai lapisan pembumian. Lapisan atas dan lapisan bawah PCB teras logam boleh dihubungkan antara satu sama lain melalui lubang berplating dan haba boleh dipindahkan pada lapisan dalam dan permukaan PCB teras logam. Elemen pemanas boleh dipateri terus pada papan melalui bahagian bawah dan lubang pengaliran haba. Hasilnya, haba yang dijana oleh elemen pemanas dipindahkan terus ke PCB teras logam yang menghantar haba tersebut ke casis tangen melalui lubang pengaliran haba dan melepaskannya keluar. PCB dengan struktur sedemikian mempunyai rangkaian aplikasi yang luas tetapi ia juga boleh menimbulkan beberapa masalah. PCB teras logam adalah begitu tebal sehingga ubah bentuk cenderung berlaku dalam pelesapan haba yang tidak sekata, menyebabkan sentuhan longgar antara cip pada PCB dan pin. PCB teras logam mudah dan cepat melesapkan haba, yang membawa kesukaran besar kepada proses penukaran cip dan dalam proses penukaran cip; penyerapan haba setempat PCB teras logam akan menyebabkan ubah bentuk PCB yang serius. Telah disahkan bahawa lebih besar kawasan sesuatu PCB, lebih mudah ia mengalami ubah bentuk.
Untuk menyelesaikan masalah di atas, reka bentuk mesti dinaik taraf kepada PCB teras logam:
a. Kerajang tembaga 4 lapis dengan ketebalan 0.15mm boleh dijepit dalam PCB supaya ketebalan PCB dapat ditingkatkan sebanyak 3mm bagi memastikan PCB tidak mudah berubah bentuk dan kebolehpercayaan lubang tembus meningkat.
b. Bagi cip dengan penjanaan haba sebanyak 2W, pad SMT boleh ditambah pada bahagian bawah cip untuk memindahkan haba ke lapisan logam PCB.
c. Bahagian bawah cip mampu memindahkan haba ke lapisan kerajang kuprum dalaman melalui kerajang kuprum dengan kawasan yang besar dan lubang pengaliran haba.
d. Lapisan penebat pada kedua-dua belah PCB boleh dimesin buang untuk merealisasikan pemetalan tepi PCB. Pelesapan haba boleh dicapai melalui sentuhan antara tepi PCB terdedah dan tapak. Pemasangan boleh disiapkan dengan 36 skru untuk meningkatkan pengaliran haba PCB dan badan.
Selepas pelaksanaan langkah-langkah yang disebutkan di atas, reka bentuk PCB yang dinaik taraf ditunjukkan dalam Rajah 2.
