มีการประเมินว่ามากกว่าครึ่งของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ล้มเหลวเนื่องจากความเครียดสูงที่เกิดจากสภาพแวดล้อมทางความร้อน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้เห็นการใช้งานอุปกรณ์วงจรรวม (ICs) ขนาดใหญ่และขนาดไฮเปอร์สเกลอย่างแพร่หลาย รวมถึงเทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (SMT) และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้เริ่มมุ่งสู่ทิศทางการพัฒนาไปสู่การมีขนาดเล็กลง ความหนาแน่นสูง และความเชื่อถือได้สูง ตามมาด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการข้อกำหนดด้านสมรรถนะทางความร้อนที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ท้ายที่สุดแล้ว การจัดการความร้อนซึ่งถือกำเนิดมาพร้อมกับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดสมรรถนะและการทำงานของระบบอิเล็กทรอนิกส์
ในฐานะกระดูกสันหลังของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (Printed Circuit Boards: PCBs) อย่างมีเหตุผลช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการทำงานที่สูง หากการออกแบบ PCB ไม่สามารถตอบสนองต่อข้อกำหนดด้านความร้อนได้อย่างครบถ้วนหรือแม้แต่ล้มเหลวโดยสิ้นเชิง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็จะต้องเผชิญกับความเสี่ยงต่อความเสียหายหรือแม้กระทั่งการขัดข้อง ความสมบูรณ์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของโมดูลวงจร และการใช้งานวงจรรวม (ICs) และโมดูลหลายชิป (Multi-Chip Module: MCM) อย่างแพร่หลาย ล้วนมีส่วนช่วยให้ความหนาแน่นของการประกอบชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้ความหนาแน่นของการไหลของความร้อนบน PCB สูงขึ้นตามไปด้วย PCB คุณภาพสูงไม่เพียงเกิดจากการจัดวางและการเดินลายวงจรที่แม่นยำและมีเหตุผลเท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยความเชื่อถือได้ด้านความร้อนในระดับสูงเพื่อให้การทำงานมีความปลอดภัย ดังนั้น การนำกฎเกณฑ์และการวิเคราะห์การระบายความร้อนบน PCB มาใช้อย่างครอบคลุมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง บทความนี้เริ่มต้นจากหลักการออกแบบความร้อนเบื้องต้น และแนะนำกฎการออกแบบด้านความร้อนที่เป็นมิตรต่อวิศวกร เพื่อให้นักออกแบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างสะดวกในงานของตน
หลักการพื้นฐานของการออกแบบด้านความร้อน
การออกแบบทางความร้อนอิงตามทฤษฎีพื้นฐานของการถ่ายเทความร้อนและกลศาสตร์ของไหล เมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิ จะเกิดการถ่ายเทความร้อนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ การถ่ายเทความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านการนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสีความร้อน
สูตรของการถ่ายเทความร้อนแสดงได้ดังนี้:φ=KAΔtซึ่งในนั้นฟหมายถึงปริมาณการถ่ายเทความร้อนซึ่งมีหน่วยเป็นดับเบิลยู,Kแสดงถึงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนซึ่งมีหน่วยเป็นW/(m2x K),Aหมายถึงพื้นที่ของการถ่ายเทความร้อนซึ่งมีหน่วยเป็น m2และΔtหมายถึงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างของไหลร้อนและของไหลเย็นซึ่งมีหน่วยเป็นK.
การออกแบบการจัดการความร้อนของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ถูกกำหนดให้เป็นกระบวนการที่ลดความต้านทานความร้อนจากแหล่งกำเนิดความร้อนไปยังบริเวณระบายความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด ผ่านมาตรการระบายความร้อนโดยอาศัยคุณลักษณะการถ่ายเทความร้อน หรือควบคุมความหนาแน่นของของไหลที่รับความร้อนให้อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ เพื่อให้มั่นใจในความเชื่อถือได้ จำเป็นต้องใช้มาตรการออกแบบการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิผลจากมุมมองต่อไปนี้ ได้แก่:
a.การทำความเย็นตามธรรมชาติซึ่งถ่ายเทความร้อนได้โดยไม่ต้องอาศัยแรงภายนอก โดยประกอบด้วยการนำความร้อน การแผ่รังสีความร้อน และการพาความร้อนตามธรรมชาติ
ข.การระบายความร้อนด้วยลมบังคับมันทำให้อากาศเย็นไหลผ่านอุปกรณ์หรือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ โดยถ่ายเทความร้อนจากแหล่งกำเนิดความร้อนไปยังฮีตซิงก์ผ่านพัดลมหรืออากาศไหลผ่าน
ค.การระบายความร้อนด้วยของไหลมีวิธีการทำความเย็นของของไหลอยู่สองวิธี:
1). การระบายความร้อนด้วยของไหลแบบตรง หมายถึงกระบวนการที่ชิ้นส่วนถูกแช่ลงในของไหลหล่อเย็นโดยตรง
2). การระบายความร้อนด้วยของไหลแบบทางอ้อม หมายถึงกระบวนการที่ชิ้นส่วนไม่ได้สัมผัสโดยตรงกับของไหลหล่อเย็น อย่างไรก็ตาม การระบายความร้อนจะดำเนินการผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือแผ่นทำความเย็น
ง.การระเหยเพื่อทำความเย็นปัจจุบัน นี่เป็นวิธีการนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพที่สุด การถ่ายเทความร้อนเกิดจากการเดือดของสารหล่อเย็น
e. มาตรการทำความเย็นประเภทอื่น ๆ:เทอร์โมทิวบ์,แผ่นทำความเย็น,การทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก.
ในกระบวนการจัดการความร้อน สามารถกำหนดมาตรการออกแบบด้านความร้อนได้อย่างเหมาะสมตามสภาพการใช้งานจริง เช่น สภาพแวดล้อมการทำงานจริง (อุณหภูมิ ความชื้น ความดันบรรยากาศ ฝุ่น เป็นต้น) ความหนาแน่นของของไหลถ่ายเทความร้อนภายในอุปกรณ์ ความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าต่อปริมาตรและการใช้พลังงานรวม พื้นที่ผิว ปริมาตร ฮีตซิงก์ และเงื่อนไขพิเศษอื่น ๆ เพื่อให้มั่นใจได้ถึงการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่เหมาะสมภายในค่าจำกัดที่กำหนด
กฎการออกแบบทางความร้อน
วัตถุประสงค์ทั่วไปของการออกแบบด้านความร้อนคือการควบคุมอุณหภูมิของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดที่ประกอบอยู่บนแผงวงจรภายในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของสมรรถนะทางไฟฟ้า หลีกเลี่ยงหรือลดการลอยของค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าเนื่องจากอุณหภูมิ ลดอัตราความล้มเหลวพื้นฐานของชิ้นส่วน และทำให้อุณหภูมิในสภาพแวดล้อมการทำงานไม่เกินอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาต บทความนี้อธิบายกฎการออกแบบด้านความร้อนของ PCB ใน 3 มุมมอง ได้แก่ การใช้ประโยชน์จากชิ้นส่วนบน PCB การออกแบบด้านความร้อนของ PCB การประกอบชิ้นส่วนและการจัดวางเลย์เอาต์ PCB
a.การใช้ประโยชน์จากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
1). วิธีควบคุมอุณหภูมิการทำงานของชิ้นส่วน?
อุณหภูมิเป็นปัจจัยแรกที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานและอัตราความล้มเหลวของชิ้นส่วน ควรกำหนดอุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่อนุญาตและการใช้พลังงานตามระดับความเชื่อถือได้ที่ต้องการและอัตราความล้มเหลวที่กระจายของแต่ละชิ้นส่วน ตารางที่ 1 แสดงค่าของอุณหภูมิผิวสูงสุดที่อนุญาตของชิ้นส่วนจากมุมมองของความเชื่อถือได้ในการออกแบบทางความร้อน
|
ส่วนประกอบ
|
อุณหภูมิพื้นผิวสูงสุด/°C
|
ส่วนประกอบ
|
อุณหภูมิพื้นผิวสูงสุด/°C
|
| หม้อแปลง, ช็อก |
95 |
ตัวเก็บประจุเซรามิก |
80-85 |
| ตัวต้านทานฟิล์มโลหะ |
100 |
ตัวเก็บประจุแก้วเซรามิก |
๒๐๐ |
| ตัวต้านทานฟิล์มคาร์บอน |
๑๒๐ |
ทรานซิสเตอร์ซิลิคอน |
150-200 |
| ตัวต้านทานฟิล์มพัลลาเดียม |
๒๐๐ |
ทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียม |
70-90 |
| ตัวต้านทานลวดพันแบบอัดแน่น |
150 |
หลอดสูญญากาศ |
15-200 |
| ตัวต้านทานแบบพิมพ์ |
85 |
แพ็กเกจแบนแบบปิดผนึกสนิท CMOS |
125 |
| การทาสีตัวต้านทานลวดพัน |
๒๒๕ |
DIP เซรามิก, DIP พอร์ซเลนสีดำ |
/ |
| ตัวเก็บประจุกระดาษ |
75-85 |
CMOS พลาสติก DIP |
85 |
| ฟิล์มคาปาซิเตอร์ |
60-130 |
ไอซีขนาดเล็กแบบ TTL |
25-125 |
| ตัวเก็บประจุไมกา |
70-120 |
ไอซีขนาดกลางแบบ TTL |
70-85 |
2). วิธีควบคุมอุณหภูมิจังชันของคอมโพเนนต์?
อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อของชิ้นส่วนขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานของตัวมันเอง ความต้านทานความร้อน และอุณหภูมิโดยรอบ ดังนั้น มาตรการในการควบคุมอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อให้อยู่ในช่วงที่ยอมรับได้ประกอบด้วย:
• เลือกใช้ชิ้นส่วนที่มีความต้านทานความร้อนภายในต่ำ
• การลดโหลดถูกใช้เพื่อลดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ
• วงจร โดยเฉพาะวงจรที่มีส่วนประกอบกำลังไฟฟ้า ควรพึ่งพาการออกแบบด้านความร้อนอย่างละเอียดเพื่อความเชื่อถือได้ โดยมีแนวทางตามที่ระบุไว้ในคู่มือมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง
3). วิธีออกแบบการลดกำลังเมื่อมีการใช้คอมโพเนนต์?
ตามความต้องการ สามารถนำการออกแบบแบบลดค่าพิกัดมาใช้ในการใช้งานจริงได้ เพื่อให้ส่วนประกอบทำงานภายใต้เงื่อนไขที่ต่ำกว่าค่าพิกัด (กำลังไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า) ซึ่งจะช่วยลดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและอัตราความล้มเหลวได้อย่างมาก
ข.กฎการออกแบบด้านความร้อนของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
การประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ในแนวตั้งเป็นประโยชน์ต่อการระบายความร้อน และควรรักษาระยะห่างระหว่างแผงวงจรอย่างน้อย 20 มม. กฎการออกแบบด้านความร้อนของแผงวงจรมีดังนี้:
1). เลือกใช้วัสดุที่มีความสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและมีค่าการนำความร้อนสูงเป็นวัสดุฐานของแผ่น PCB สำหรับวงจรที่มีพลังงานและความหนาแน่นสูง สามารถใช้ฐานอะลูมิเนียมและเซรามิกเป็นวัสดุฐานได้เนื่องจากมีความต้านทานความร้อนต่ำ (PCBCart มีความสามารถอย่างเต็มที่ในการผลิตแผ่น PCB ด้วยวัสดุฐานเหล่านี้ คุณสามารถส่งไฟล์ PCB ของคุณพร้อมระบุจำนวนที่ต้องการในหน้านี้สำหรับใบเสนอราคาแผงวงจรพิมพ์ฐานอะลูมิเนียมและฐานเซรามิก).
2). โครงสร้างหลายชั้นเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการระบายความร้อนของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)
3). เพื่อปรับปรุงความสามารถในการนำความร้อนของแผงวงจร ควรใช้แผงวงจรที่สามารถระบายความร้อนได้ดีที่สุด โดยสามารถใช้แผงวงจรแบบแกนโลหะได้ในแผงวงจรพิมพ์หลายชั้นเพื่อให้ได้การกระจายความร้อนที่ยอดเยี่ยมระหว่างแผงวงจร อุปกรณ์รองรับ และอุปกรณ์ระบายความร้อน สามารถใช้น้ำยาเคลือบป้องกันและวัสดุห่อหุ้มได้หากจำเป็น เพื่อเร่งการถ่ายเทความร้อนไปยังอุปกรณ์รองรับหรืออุปกรณ์ระบายความร้อน
4). เพื่อเพิ่มความสามารถในการระบายความร้อนของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถใช้บัสบาร์ได้ ซึ่งสามารถถือได้ว่าเป็นหม้อน้ำที่ยอดเยี่ยมและสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันสัญญาณรบกวนของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ได้
5). เพื่อปรับปรุงความสามารถในการกระจายความร้อนของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ควรเพิ่มความหนาของฟอยล์โลหะ และตัวนำด้านในควรใช้ฟอยล์โลหะที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ นอกจากนี้ควรเพิ่มความกว้างของสายกราวด์อย่างเหมาะสม เนื่องจากสายกราวด์ที่มีพื้นที่มากสามารถเพิ่มความสามารถในการต้านทานสัญญาณรบกวนและการกระจายความร้อนได้
ค.การประกอบชิ้นส่วนและการออกแบบเลย์เอาต์แผงวงจรพิมพ์ (PCB)
เค้าโครงคอมโพเนนต์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพการระบายความร้อนของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) โดยเฉพาะแผ่นที่ติดตั้งในแนวตั้ง ทิศทางการประกอบชิ้นส่วนควรสอดคล้องกับลักษณะการไหลของสารหล่อเย็นเพื่อให้สารหล่อเย็นไหลผ่านได้ด้วยความต้านทานน้อยที่สุด กฎเกณฑ์ที่ใช้กับชิ้นส่วนในด้านการประกอบและการจัดวางมีดังนี้:
1). สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้วิธีระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนของอากาศแบบธรรมชาติ ควรจัดวาง IC หรือชิ้นส่วนอื่น ๆ ในแนวยาวตามตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ 2 ด้านล่าง สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้วิธีระบายความร้อนด้วยการบังคับให้อากาศไหลผ่าน ควรจัดวาง IC หรือชิ้นส่วนอื่น ๆ ในแนวยาวตามตัวอย่างที่แสดงในรูปที่ 3 ด้านล่าง
2). ควรจัดประเภทและจัดวางชิ้นส่วนบน PCB เดียวกันตามระดับการเกิดความร้อนและการกระจายความร้อน ชิ้นส่วนที่เกิดความร้อนต่ำหรือทนความร้อนได้ต่ำ (ทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็ก, IC ขนาดเล็ก, ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ เป็นต้น) ควรวางไว้ที่ด้านต้นน้ำ (ทางเข้า) ในขณะที่ชิ้นส่วนที่เกิดความร้อนสูงหรือทนความร้อนได้สูง (ทรานซิสเตอร์ความถี่, IC ขนาดใหญ่พิเศษ เป็นต้น) ควรวางไว้ที่ด้านปลายน้ำ รอบ ๆ แอมพลิฟายเออร์สัญญาณขนาดเล็กควรวางชิ้นส่วนที่มีการลอยตัวของอุณหภูมิต่ำ และตัวเก็บประจุแบบมีตัวกลางเป็นของเหลวควรอยู่ห่างจากแหล่งความร้อน
3). ในทิศทางแนวนอน ควรจัดวางอุปกรณ์ที่มีความถี่สูงให้อยู่ชิดขอบแผงวงจร PCB เพื่อให้เส้นทางการถ่ายเทความร้อนสั้นที่สุด ในทิศทางแนวตั้ง ควรจัดวางอุปกรณ์ที่มีความถี่สูงให้อยู่ใกล้ส่วนบนของแผงวงจร PCB เพื่อลดผลกระทบต่ออุณหภูมิของอุปกรณ์อื่น
4). ควรจัดวางชิ้นส่วนที่ไวต่ออุณหภูมิไว้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำที่สุด เช่น ด้านล่างของผลิตภัณฑ์ ห้ามวางไว้เหนือชิ้นส่วนที่ก่อให้เกิดความร้อนโดยตรง และควรวางให้ห่างจากชิ้นส่วนที่ก่อให้เกิดความร้อนหรือแยกออกจากกัน
5). ควรจัดวางชิ้นส่วนที่มีการใช้พลังงานและการเกิดความร้อนสูงที่สุดให้อยู่ใกล้กับตำแหน่งที่ระบายความร้อนได้ดีที่สุด ห้ามจัดวางชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิสูงไว้ที่มุมหรือขอบเว้นแต่จะมีแผงระบายความร้อนจัดวางล้อมรอบไว้ เมื่อจัดวางตัวต้านทานกำลัง ควรเลือกใช้ชิ้นส่วนที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และเว้นพื้นที่สำหรับการระบายความร้อนให้เพียงพอสำหรับชิ้นส่วนเหล่านั้นในระหว่างกระบวนการวางเลย์เอาต์ PCB
6). ควรกระจายกำลังไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อรักษาสมดุลและความสอดคล้อง และหลีกเลี่ยงการกระจุกตัวของจุดร้อน แม้ว่าจะเป็นเรื่องยากที่จะทำให้มีความสม่ำเสมออย่างเข้มงวด แต่ต้องหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีกำลังไฟฟ้าสูงมากเป็นพิเศษ เพราะจุดที่ร้อนเกินไปอาจทำให้การทำงานปกติของวงจรทั้งหมดล้มเหลวได้
7). ในกระบวนการออกแบบ PCB จำเป็นต้องคำนึงถึงเส้นทางการไหลของอากาศอย่างรอบด้านและจัดวางชิ้นส่วนให้เหมาะสม อากาศมักจะไหลไปยังบริเวณที่มีความต้านทานน้อย ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงช่องว่างอากาศที่ค่อนข้างใหญ่เมื่อจัดวางชิ้นส่วนบน PCB
8). ควรใช้เทคโนโลยีการประกอบแบบถ่ายเทความร้อนบนแผงวงจรเพื่อให้ได้ผลของการถ่ายเทความร้อนที่ค่อนข้างดี ความร้อนกว่าครึ่งที่เกิดจากชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น IC และไมโครโปรเซสเซอร์จะถูกถ่ายเทไปยังแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ผ่านขาของมันเอง ซึ่งรูสำหรับการประกอบควรใช้รูชุบโลหะ ชิ้นส่วนเหล่านี้ยังสามารถติดตั้งโดยตรงบนแท่งหรือแผ่นนำความร้อนได้เพื่อช่วยลดความต้านทานความร้อนที่เกิดจากชิ้นส่วน
9). ควรลดความต้านทานความร้อนให้ได้มากที่สุดในจุดเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ที่มีการคายความร้อนสูงกับแผ่น PCB เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณลักษณะการระบายความร้อน สามารถใช้วัสดุนำความร้อนใต้ชิปได้ และควรรักษาประสิทธิภาพการระบายความร้อนของอุปกรณ์ในบริเวณที่สัมผัสกันไว้
10). ควรตัดขาส่วนประกอบให้สั้นลงในการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบกับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เมื่อเลือกใช้ส่วนประกอบที่มีการใช้พลังงานสูง ควรคำนึงถึงความนำไฟฟ้าของวัสดุที่ใช้ทำขา หากเป็นไปได้ให้เลือกใช้ส่วนประกอบที่มีหน้าตัดของขาขนาดใหญ่กว่าและมีจำนวนขามากที่สุด
d.ข้อกำหนดอื่น ๆ
1). แพ็กเกจของคอมโพเนนต์: ในการออกแบบการระบายความร้อนของ PCB ควรพิจารณาประเภทของแพ็กเกจคอมโพเนนต์และอัตราการนำความร้อน ควรจัดให้มีเส้นทางการนำความร้อนระหว่างแผ่นรองและแพ็กเกจของคอมโพเนนต์ และควรหลีกเลี่ยงช่องว่างอากาศบนเส้นทางการนำความร้อน
2). วิธีทางเทคนิค: อุณหภูมิสูงเฉพาะจุดอาจเกิดขึ้นได้ในบริเวณที่มีชิ้นส่วนอยู่ทั้งสองด้านของแผงวงจร เพื่อเปลี่ยนสภาพการระบายความร้อน สามารถเติมทองแดงละเอียดบางส่วนลงในครีมประสานได้ เพื่อให้จุดบัดกรียกตัวสูงขึ้นถึงระดับหนึ่งใต้ชิ้นส่วน ทำให้ช่องว่างอากาศระหว่างชิ้นส่วนกับแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพิ่มขึ้น จึงช่วยให้การพาความร้อนด้วยการพาความร้อนของอากาศดีขึ้น
3). รูระบายความร้อน: สามารถจัดให้มีรูระบายความร้อนและรูตันบางส่วนบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อเพิ่มพื้นที่การระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความต้านทานความร้อน และเพิ่มความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
การวิเคราะห์ทางความร้อน
ตามการถ่ายเทความร้อนเชิงคำนวณ การวิเคราะห์ความร้อนซึ่งวิธีการคำนวณเชิงตัวเลขประกอบด้วยวิธีผลต่างจำกัด วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ และวิธีเอลิเมนต์ขอบเขต หมายถึงกระบวนการทำให้มอดูลง่ายลง การสร้างมอดูลทางคณิตศาสตร์ การแก้สมการไม่เชิงเส้น การจัดทำและปรับขั้นตอนการวิเคราะห์และการคำนวณ ตลอดจนการวัดและทดสอบพารามิเตอร์ทางความร้อน
ในฐานะที่เป็นแง่มุมพื้นฐานของการออกแบบทางความร้อน การวิเคราะห์ทางความร้อนเป็นวิธีการสำคัญในการประเมินความสำคัญของการออกแบบทางความร้อน การวิเคราะห์ความร้อนของ PCB หมายถึงกระบวนการสร้างโมดูลความร้อนของชิ้นส่วนและการตั้งค่าพารามิเตอร์ควบคุมการจำลองตามโครงสร้างและวัตถุดิบของแผงวงจรพิมพ์ประเภทแพ็กเกจของคอมโพเนนต์และสภาพแวดล้อมการทำงานของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อประมาณค่าพฤติกรรมทางความร้อนของแผ่นวงจรพิมพ์ การวิเคราะห์ทางความร้อนจะต้องดำเนินการในระยะการออกแบบแนวคิดก่อนการจัดวางเลย์เอาต์และตลอดทั้งกระบวนการออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์
ค่าของอุณหภูมิชิ้นส่วน อุณหภูมิบอร์ด และอุณหภูมิของการไหลเวียนอากาศสามารถได้มาจากการวิเคราะห์ทางความร้อน ซึ่งจะแสดงคุณลักษณะด้านความร้อนของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ในรูปของภาพสี กราฟิกเส้นอุณหภูมิคงที่ หรือข้อมูลเฉพาะเจาะจง
จากผลการวิเคราะห์ทางความร้อน สามารถค้นหาปัญหาความร้อนของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ได้อย่างรวดเร็วและสามารถดำเนินมาตรการที่เหมาะสมได้ทันท่วงที รวมถึงกำจัดบริเวณที่มีความหนาแน่นของอุณหภูมิสูง ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดเส้นทางการนำความร้อน ปรับตำแหน่งของอุปกรณ์สำคัญให้เหมาะสม รวมถึงรูปทรงและขนาดของแผงระบายความร้อนเพื่อใช้ประโยชน์จากอัตราการกระจายความร้อนได้อย่างเต็มที่ เพิ่มประสิทธิภาพการส่งผ่านความร้อนของรูระบายความร้อนและแผงระบายความร้อน และกำหนดระยะห่างระหว่างบอร์ดและอุปกรณ์บนบอร์ด
PCCBart มีประสบการณ์อันเชี่ยวชาญในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีคุณสมบัติขั้นสูง
การควบคุมอุณหภูมิต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้สอดคล้องกับความต้องการด้านประสิทธิภาพและความเชื่อถือได้ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน ซึ่งมีขนาดเล็กลงและมีการบูรณาการมากขึ้น การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างมีประสิทธิภาพร่วมกับเทคนิคการระบายความร้อนอันชาญฉลาดและการจัดวางตำแหน่งชิ้นส่วนที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็น เพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ร้อนเกินไปและทำให้ระบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถทำงานได้ยาวนานขึ้น ด้วยวิธีการออกแบบด้านความร้อนที่มีความซับซ้อน วิศวกรจึงสามารถมอบการทำงานที่เชื่อถือได้แม้ในสภาวะที่มีความเครียดทางความร้อนรุนแรง ช่วยปกป้องอุปกรณ์จากความเสียหายหรือความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น
PCBCart ซึ่งมีประสบการณ์ยาวนานในด้านการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เชี่ยวชาญในการสร้างแผงวงจรประสิทธิภาพสูงที่มีการจัดการความร้อนอย่างยอดเยี่ยม ด้วยฐานลูกค้าทั่วโลก เรานำเสนอ PCB แบบสั่งทำพิเศษที่มาพร้อมเทคโนโลยีระบายความร้อนล้ำสมัยซึ่งปรับให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของคุณ การมุ่งเน้นด้านคุณภาพและนวัตกรรมของเราช่วยให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณทำงานได้อย่างเชื่อถือได้แม้ในสภาวะที่รุนแรง
ขอใบเสนอราคาที่ปรับให้เหมาะกับโครงการ PCB ของคุณกับ PCBCart
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•ข้อควรพิจารณาในการออกแบบการระบายความร้อนของ PCB
•การออกแบบการกระจายความร้อนภายในของ PCB ตามแบบจำลองความร้อน
•Metal Core PCB ทางออกที่เหมาะสมสำหรับปัญหาความร้อนใน PCB และ PCBA
•วิธีประเมินผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือผู้ประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ครบวงจรจาก PCBCart
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูงจาก PCCBart