Bina A19 ve C2, Fuqiao No. 3 Bölgesi, Fuhai Caddesi, Bao'an Bölgesi, Shenzhen, Çin
+86 0755 2306 7700

homeEv > Kaynaklar > Bloglar > Elektronik Cihaz Güvenilirliğini Artırmak İçin 10 Etkili PCB Isı Dağıtma Tekniği

Elektronik Cihaz Güvenilirliğini Artırmak İçin 10 Etkili PCB Isı Dağıtma Tekniği

2023-08-09Muhabir: SprintPCB

Modern elektronik alanında, cihaz boyutları küçülmeye ve performans artmaya devam ettikçe, termal yönetim sorunları giderek daha belirgin hale geldi ve göz ardı edilemez. Bilge bir kişinin dediği gibi, "Teknolojik ilerleme genellikle ısı salınımıyla birlikte gelir." Elektronik cihazların çalışması sırasında ürettiği ısı, doğru şekilde yönetilip dağıtılmazsa, fark edilmeyen bir tehdit gibi olabilir ve ekipmanın kararlılığını ve ömrünü sessizce tehlikeye atabilir. Sürekli değişen bu dijital dünyada, PCB (Baskılı Devre Kartı) soğutmasının temel tekniklerine hakim olmak, yalnızca elektronik cihazların güvenilirliğini artırmanın bir garantisi değil, aynı zamanda teknolojide öncü olma yolunda da önemli bir yoldur.

PCB-Isı-Dağılımı

Elektronik cihazlar, çalışma sırasında belirli bir miktarda ısı üretir ve bu da cihazın iç sıcaklığının hızla yükselmesine neden olur. Bu ısı derhal dağıtılmazsa, cihaz ısınmaya devam eder ve aşırı ısınma nedeniyle bileşen arızalarına yol açarak elektronik cihazın güvenilirliğini ve performansını düşürür. Bu nedenle, devre kartının ısı dağılımını etkili bir şekilde yönetmek çok önemlidir. PCB'ler için ısı dağılımı hayati bir rol oynar, bu nedenle PCB ısı dağılımı için bazı teknikleri ele alalım. Isı dağılımı için yaygın olarak kullanılan PCB malzemeleri arasında bakır kaplı epoksi cam bez alt tabaka veya fenolik reçine cam bez alt tabaka bulunur; az sayıda PCB de kağıt bazlı bakır kaplı kartlar kullanır. Bu alt tabakalar mükemmel elektriksel ve işleme özelliklerine sahip olsa da, ısı dağılımları zayıftır. Yüksek ısı üreten bileşenler için bir soğutma yöntemi olarak, PCB reçinesinin kendisinden gelen ısı iletimine güvenmek neredeyse imkansızdır; bunun yerine ısı, bileşenlerin yüzeyinden çevredeki havaya dağıtılır. Ancak elektronik ürünlerin minyatürleştirilmiş bileşenler, yüksek yoğunluklu montaj ve yüksek ısı üretimi çağına girmesiyle, ısı dağıtımı için yalnızca bileşenlerin küçük yüzey alanlarına güvenmek yeterli olmaktan çıkmıştır. Aynı zamanda, QFP ve BGA gibi yüzeye monte bileşenlerin yaygın kullanımı nedeniyle, elektronik bileşenler tarafından üretilen ısı büyük ölçüde PCB'ye aktarılmaktadır. Bu nedenle, ısı dağılımını ele almanın en etkili yöntemi, PCB'nin ısı üreten bileşenlerle doğrudan temas halindeki doğal ısı dağıtım kapasitesini artırarak, PCB üzerinden ısı iletimi veya dağılımına olanak sağlamaktır.

PCB düzeni ve bileşen yerleşimi

PCB düzeni ve bileşen yerleşimi

Soğuk hava bölgeleri ve ısıya duyarlı bileşenler

Soğuk hava bölgesine termal sensörlerin yerleştirilmesi, daha iyi hava sirkülasyonu almalarını sağlar.

Sıcaklık algılama cihazı

Sıcaklık algılama cihazı en sıcak yere yerleştirilir.

Bölme Düzenlemesi

Aynı baskılı devre kartı üzerindeki bileşenler, mümkün olduğunca ısı üretimi ve ısı dağılımı seviyelerine göre bölümlere ayrılmalıdır. Daha düşük ısı üretimine veya düşük ısı direncine sahip bileşenler (küçük sinyal transistörleri, küçük ölçekli entegre devreler, elektrolitik kapasitörler vb.) soğutma hava akışının girişine, daha yüksek ısı üretimine veya daha iyi ısı direncine sahip bileşenler (güç transistörleri, büyük ölçekli entegre devreler vb.) ise soğutma hava akışının girişine yerleştirilmelidir.

Dikey ve Yatay Düzen.

Yatay yönde, yüksek güçlü cihazlar, ısı transfer yolunu kısaltmak için baskılı devre kartının kenarına daha yakın yerleştirilmelidir. Dikey yönde ise, yüksek güçlü cihazlar, çalışma sırasında diğer cihazların sıcaklığı üzerindeki etkilerini en aza indirmek için baskılı devre kartının üzerine yerleştirilmelidir. Ekipmanın baskılı devre kartı içindeki ısı dağılımı öncelikle hava akışına bağlıdır. Bu nedenle, tasarım aşamasında hava akış yollarını incelemek ve bileşenleri veya baskılı devre kartını uygun şekilde düzenlemek önemlidir.

Sıcaklığa duyarlı sensör bileşeni konumu

Hava, hareket halindeyken daha düşük dirençli bölgelere doğru akma eğilimindedir. Bu nedenle, bir baskılı devre kartı üzerindeki bileşenleri düzenlerken, belirli bir alanda geniş açık alanlar bırakmaktan kaçınmak önemlidir. Bir sistem içindeki birden fazla PCB üzerine bileşenlerin yerleştirilmesinde de bu ilke göz önünde bulundurulmalıdır. Sıcaklığa duyarlı cihazlar, ideal olarak ekipmanın alt kısmı gibi en soğuk bölgelere yerleştirilmelidir. Isı yayan bileşenlerin doğrudan üzerine yerleştirilmemeleri çok önemlidir. Birden fazla cihazı düzenlerken, yatay bir düzlemde kademeli bir yerleşim kullanılması önerilir.

Yüksek güçlü cihazlar

En yüksek güç tüketimine ve en yüksek ısı üretimine sahip cihazları, optimum soğutma noktalarının yakınına yerleştirin. Yakınlarda bir soğutma cihazı yoksa, yüksek ısı üreten cihazları baskılı devre kartının köşelerine ve kenarlarına yerleştirmekten kaçının.

Radyatör ve Isı İletim Plakası

Radyatör ve Isı İletim Plakası

Küçük ölçekli ısıtma cihazları

Güç dirençleri tasarlanırken, daha büyük cihazlar seçilmesi ve baskılı devre kartı yerleşimi ayarlanırken yeterli ısı dağıtım alanı sağlanması önerilir. Yüksek ısı üreten bileşenler için ısı emiciler ve ısı iletken plakalar eklenebilir. Önemli miktarda ısı üreten az sayıda bileşen varsa (3'ten az), ısıtma bileşenlerine ısı emiciler veya ısı boruları takılabilir. Sıcaklık yeterince düşürülemiyorsa, ısı dağıtımını artırmak için fanlı bir ısı emici kullanılabilir.

Büyük Ölçekli Isı Dağılımı Bileşenleri

Önemli sayıda ısı üreten bileşen (3'ten fazla) olduğunda, daha büyük bir ısı dağıtım muhafazası (plaka) kullanılabilir. Bu özel ısı emici, PCB kartındaki ısı üreten bileşenlerin konumlarına ve yüksekliklerine göre özelleştirilebilir veya büyük, düz bir ısı emici üzerinde farklı bileşen yükseklikleri oluşturulabilir. Isı dağıtım muhafazası, bileşen yüzeyine güvenli bir şekilde tutturularak, etkili ısı dağıtımı için her bir bileşenle temas eder.

Termal Faz Değişimi İletken Ped

Ancak, lehimleme sırasında bileşen yüksekliğinin yetersiz tutarlılığı nedeniyle ısı dağılımı etkisi optimum değildir. Bileşen yüzeyine esnek bir termal faz değişimi iletken ped uygulayarak ısı dağılımını artırmak yaygın bir uygulamadır.

Devre tasarımı ve yönlendirme düzeni

Devre tasarımı

Serbest konveksiyonlu hava soğutması kullanan ekipmanlarda, entegre devrelerin (veya diğer bileşenlerin) dikey veya yatay yönde düzenlenmesi tercih edilir. İyi tasarlanmış bir yönlendirme şemasıyla verimli bir ısı dağılımı sağlamak için, bakır izlerinin tutulmasını artırmak ve termal geçiş noktaları eklemek temel yöntemlerdir. Kart malzemesi içindeki reçinenin düşük termal iletkenliği nedeniyle, bakır izleri ve geçiş noktaları etkili ısı iletkenleri görevi görür. Bir PCB'nin ısı dağıtma kapasitesinin değerlendirilmesi, PCB'nin yalıtım alt tabakasında kullanılan, farklı termal iletkenliklere sahip çeşitli malzemelerden oluşan kompozit malzemenin eşdeğer termal iletkenliğinin hesaplanmasını gerektirir. Aynı baskılı devre kartı üzerindeki bileşenler, ısı üretim ve ısı dağıtma kapasitelerine göre bölgelere ayrılmalıdır. Küçük sinyal transistörleri, küçük ölçekli entegre devreler ve elektrolitik kapasitörler gibi daha düşük ısı üretimine veya daha düşük ısı direncine sahip bileşenler, soğutma hava akışının (giriş) önüne yerleştirilmelidir. Güç transistörleri ve büyük ölçekli entegre devreler gibi daha yüksek ısı üretimi veya daha iyi ısı direncine sahip bileşenler, soğutma hava akışının akış yönüne göre yerleştirilmelidir. Yatay yönde, yüksek güçlü cihazlar, ısı transfer yolunu kısaltmak için baskılı devre kartının kenarına daha yakın yerleştirilmelidir. Dikey yönde ise, diğer bileşenlerin sıcaklıkları üzerindeki etkilerini en aza indirmek için yüksek güçlü cihazlar baskılı devre kartının üstüne yerleştirilmelidir. Cihaz içindeki baskılı devre kartının ısı dağılımı öncelikle hava akışına bağlıdır. Bu nedenle, tasarım aşamasında hava akış yollarını incelemek ve bileşenleri veya baskılı devre kartını stratejik olarak konumlandırmak çok önemlidir. Hava, hareket halindeyken daha düşük dirençli alanlara doğru akma eğilimindedir, bu nedenle bileşenleri baskılı devre kartına yerleştirirken belirli bir alanda büyük boşluklar bırakmaktan kaçınmak önemlidir. Montaj içindeki birden fazla baskılı devre kartının konfigürasyonunda da aynı hususlar dikkate alınmalıdır. Sıcaklığa duyarlı bileşenlerin en düşük sıcaklık bölgesine (örneğin cihazın tabanına) yerleştirilmesi önerilir. Bunları doğrudan ısı yayan bileşenlerin üzerine yerleştirmekten kaçının. Birden fazla bileşenle çalışırken, bunları yatay bir düzlemde iç içe geçmiş bir düzende yerleştirmek tercih edilir. En yüksek güç tüketimine ve maksimum ısı üretimine sahip bileşenleri, optimum ısı dağıtım konumunun yakınına yerleştirin. Yakınlarda ısı dağıtım cihazları bulunmadığı sürece, yüksek ısı üreten bileşenleri baskılı devre kartının köşelerine ve kenarlarına yerleştirmekten kaçının. Güç dirençleri tasarlarken, mümkün olduğunca büyük bileşenler seçin ve baskılı devre kartı yerleşimini ayarlarken yeterli ısı dağıtım alanı sağlayın.PCB üzerindeki sıcak noktaların yoğunluğunu en aza indirin ve gücü PCB üzerinde mümkün olduğunca eşit bir şekilde dağıtarak düzgün ve tutarlı bir yüzey sıcaklığı performansı sağlayın. Tasarım sürecinde kesin bir homojen dağılım elde etmek genellikle zorlayıcıdır, ancak aşırı yüksek güç yoğunluğuna sahip bölgelerden kaçınmak önemlidir. Bu önlem, devrenin normal çalışmasını olumsuz etkileyebilecek sıcak noktaların oluşmasını önlemek için alınır. Koşullar izin veriyorsa, baskılı devreler için termal enerji analizi yapmak esastır. Günümüzde bazı profesyonel PCB tasarım yazılımlarına termal enerji indeksi analiz yazılım modüllerinin dahil edilmesi, tasarım mühendislerinin devre tasarımını optimize etmelerine yardımcı olabilir. Modern yüksek teknoloji alanında, PCB termal yönetim tekniklerinin önemi giderek daha belirgin hale gelmektedir. Tıpkı iyi bir mimarın bir gökdeleni tasarlarken stabilitesini göz önünde bulundurması gerektiği gibi, elektronik mühendisleri de devre kartlarını tasarlarken ısı akışına ve dağılımına odaklanmalıdır. Doğru yerleşim, uygun ısı dağıtıcı malzemeler seçimi ve modern tasarım araçlarından tam olarak yararlanarak, elektronik cihazlarda her bir bileşenin uygun sıcaklıklarda verimli bir şekilde çalışmasını ve göz kamaştırıcı bir parlaklık yaymasını sağlayan mükemmel bir "sıcaklık kontrol sistemi" oluşturabiliriz. İnsan medeniyeti inovasyonla gelişirken, elektronik teknolojisi de termal yönetimle gelişmeye devam ediyor. Teknoloji sahnesinde sıkı bir şekilde birleşelim ve daha akıllı, verimli ve güvenilir bir elektronik dünya yaratmak için durmaksızın çabalayalım!Elektronik teknolojisi de termal yönetim sayesinde gelişmeye devam ediyor. Teknoloji sahnesinde birleşelim ve daha akıllı, verimli ve güvenilir bir elektronik dünya yaratmak için durmaksızın çalışalım!Elektronik teknolojisi de termal yönetim sayesinde gelişmeye devam ediyor. Teknoloji sahnesinde birleşelim ve daha akıllı, verimli ve güvenilir bir elektronik dünya yaratmak için durmaksızın çalışalım!


SprintPCB ile Birinci Sınıf PCB Desteği Deneyimi  Tüm PCB üretim ihtiyaçlarınız için lider yüksek teknoloji kuruluşu SprintPCB'ye güvenin. Tek noktadan hizmetlerimiz, dünya çapındaki müşterilerimize rekabetçi fiyatlarla sorunsuz bir süreç sağlayarak hizmetinizdedir. Operasyonlarınızı hızlandırın ve kuruluşunuza destek olabileceğimiz sayısız yolu keşfetmek için hemen bize ulaşın.

Bize Ulaşın

Sorularınıza cevap vermekten ve başarınıza yardımcı olmaktan mutluluk duyarız.
  • *

  • 1 saat içinde yanıt vereceğiz. Çalışma saatlerimiz: 9:00~18:30

  • MESAJ GÖNDER

Müşteri desteği