PCB'nin ne olduğunu hiç merak ettiniz mi? Baskılı Devre Kartı (PCB), çeşitli elektrikli cihazları bağlamak için kullanılan elektronik bir bileşendir. Bakır iletkenler, elektronik bir düzenek olan baskılı devre kartı (PCB) üzerindeki parçalar arasında elektrik bağlantıları yapar. Elektronik bileşenler, baskılı devre kartları tarafından mekanik olarak desteklenir ve bir mahfaza içinde bir cihaz için yer sağlar. Bir baskılı devre kartı tasarlanırken üretim prosedürü, entegre devre ambalajı ve çıplak devre kartının yapısı dikkate alınmalıdır.

Bir PCB'nin dayanabileceği maksimum sıcaklık nedir?

Bir PCB'nin yapıldığı malzemeler, ne kadar ısıya dayanabileceğini belirler. Bazı malzemeler yüksek sıcaklıklara dayanma konusunda daha az güvenilir olsa da, en iyi termal niteliklere sahip olanlar yüksek ısının etkilerine karşı güvenilir koruma sağlar. Camsı geçiş sıcaklığı (TG) metriği bu direnci gösterir. Örneğin, FR-4'ün TG'si yaklaşık 135 santigrat derecedir. Bu nedenle, bir PCB maksimum 150 santigrat derece sıcaklığa dayanabiliyorsa, genellikle işaretlemede kullanılır. yüksek sıcaklık PCB'leri. Daha az ısı direncine sahip malzemelerden yapılan levhalar, ancak oldukça düşük sıcaklıklarda güvenli bir şekilde çalışabilecektir. Aynı zamanda, bazı yüksek sıcaklık PCB'leri daha da yüksek ısıya dayanabilir.

PCB'ler neden ısınır?

Yetersiz tasarım, uygun olmayan parçalar, malzeme seçimi, hatalı bileşen düzenlemesi ve etkisiz ısı yönetimi, baskılı devre kartlarında (PCB'ler) aşırı ısınmaya katkıda bulunabilir. Ortaya çıkan yüksek sıcaklıklar kartın genel performansına, bileşenlerine ve sıcaklığına zarar verir. Birçok uygulamada, yüksek sıcaklıkların etkisi önemsiz olabilir, ancak yüksek performanslı tasarımları önemli ölçüde etkileyebilir. Aşağıda listelenen nedenlerden bazıları, PCB'nizin neden ısınıyor olabileceğidir:

1. Bileşenleri yanlış yerleştirme

Bazı yüksek güçlü cihazların, doğal veya zorunlu hava akışının uygun olduğu alanlara yerleştirilmesi gerekir. Bu nedenle, PCB üreticileri bunları havalandırma delikleri veya yeterli hava akışı olan alanlara yerleştirmelidir. PCB, yeterli havalandırma ve ısı tahliyesi olmadığında ısının çoğunu muhafaza edecek, bu da sıcaklığı kademeli olarak yükseltecek ve hatalı devre çalışmasına veya hasara neden olabilir. Ek olarak, hassas bileşenlerin ısı yayan bileşenlerin yanına yerleştirilmesinin onları termal strese maruz bırakacağını unutmayın.

• Çevresel faktörler

Yaparken yüksek sıcaklık PCB'si, çevre koşullarınızı göz önünde bulundurmalısınız: PCB'nizin gerektirdiği koşullar ve dış koşullar. Bazı PCB'ler, belirli koşullar altında verimli bir şekilde en iyi şekilde çalışır. Yine de bunlardan biri saptığında, PCB'nin performansını olumsuz etkiler.

• Yanlış bileşen ve malzeme seçimi

Herhangi bir PCB kullanmadan önce üretici tarafından belirlenen yönergeleri incelemelisiniz. kullanırken yüksek sıcaklık PCB'si, insanlar genellikle adından dolayı PCB'nin yeteneklerini abartırlar. PCB'niz için bileşenleri alırken bilgi eksikliği, devrede düzensizliklere yol açabilir ve ısınmasına neden olabilir.

• Zayıf PCB üretimi ve tasarımı

PCB'nin tasarımı ve üretimi, konektör sayısından kullanılan malzemeye kadar her şeyi kapsar. nasıl bir bilgi eksikliği yüksek sıcaklık PCB'si kohezyon eksikliğine neden olur ve bir PCB'nin ısınmasına ve bazı durumlarda yalnızca çalışmayı durdurmakla kalmayıp yanmasına da neden olabilir.

Yüksek sıcaklıklı bir PCB için ısıyı yönetmek neden önemlidir?

Isıyı alabilen PCB'ler ile yüksek sıcaklıklarda iyi performans göstermeyen PCB'ler arasındaki önemli fark, ısıyı verimli bir şekilde işleyen PCB'lerin daha yüksek düzeyde ısı yönetiminden geçenler olmasıdır. Nesneler ısıtıldığında genleşirler. ile ilgili sorun Yüksek sıcaklık PCB çok sayıda konektöre sahip olmasıdır. Bu konektörler, PCB'ye eklenen öğeleri içerir. PCB'ler ısındığında bu konektörler genişler ve bu nedenle bağlantıları gevşeyerek karşılık gelen parçalar düşer. Isıyı yönetmenin amacı, bu parçaların hızla genleşmemesini veya soğumamasını sağlamaktır. Kullanılan malzemelerin bileşiminde değişikliğe yol açabileceği gibi devreye zarar verebilir.

Isı yönetimini bilmenin önemi, PCB için malzeme seçerken bir vergiye izin vermesidir. Malzemeyi yüksek ısı seviyelerine dayanacak şekilde değiştirebilirsiniz. PCB'lerdeki sıcaklıklar oksidasyondan etkilenebilir. PCB montajcılarının büyük bir kısmı, bunu büyük ölçüde hafife alıyor ve sıcaklığı mikro yönetim yoluyla kontrol edebiliyorsanız, oksidasyon da yapabilir.

Çoğu PCB'de dielektrik malzemelerin üzerinde bakır laminat bulunur. Sıcaklık yükseldikçe oksidasyonun oluşmasını durdurur. Aşınmış veya dielektrik malzeme bakır laminatı kaplamıyorsa, dielektrik malzemeler ısıtma işlemi nedeniyle çok daha hızlı oksitlenecektir. Isının nasıl yönetileceğini bilmek, malzemenin ve bileşenlerin ısısının yönetilmesine de yardımcı olur.

Termal genleşme kullanım katsayısı ve yüksek sıcaklıklı bir PCB'nin ısısını hedefleme stratejileri

PCB bileşenleri ve malzemeleri artan sıcaklıklara dayandığında meydana gelen termal genleşmeyi önleyemeyiz. Bununla birlikte, termal genleşme ölçülebilir. Termal genleşme katsayısı kullanılır (CTE olarak da bilinir). PCB malzemeleri ve bileşenleri için termal genleşme oranını CTE ile hesaplayabiliriz. Celsius sıcaklık ölçeği, milyonda parça olarak verilen termal genleşme katsayısıdır. Milyonda bu kısımlar için kesin hesaplamaların farkında olmanın değeri vardır. Yine de, CTE ile ilgili aşağıdaki genelleme aynı derecede değerlidir. Devre kartınızın dielektrik katmanları için CTE hesaplamalarınız ideal olarak lamine bakır için aynı tahminlere yol açar. Bu yaklaşımda, birbirinden ayırmak yerine ikisi birlikte genişler. Bazı pano alanları, bu ikisi birbirini çektiğinde çok ısınabilir. Bunu yapmak, PCB malzemelerini ve bileşenlerini daha yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde değiştirme çabalarınızı destekleyecektir.

• Yüksek sıcaklıklı bir PCB'de ısı yönetimi

Tasarlarken yüksek sıcaklık PCB'leri, zorlu koşullar altında çalışmalarını garanti etmek için özel önlemler alınmalıdır. "Ağır bakır" levhalar gibi termal iletkenlik için optimize edilmiş malzemelerin kullanılması en popüler taktiklerden biridir. Adlarına uygun olarak, bu malzemeler akım taşıma kapasitesini artırırken elektrik kaybını azaltır, ısı üretimini azaltır ve ısı dağılımını artırır. Ağır bakır PCB'ler, toplam boyutu ve gereken ısı emici sayısını azaltarak maliyetleri düşürmeye yardımcı olabilir. Yine de, daha kalın bir bakır konfigürasyonda ısı yayılmasının genel termal direnci tartışmaya düşürüp düşürmediği sorusunu gündeme getiriyor.

Termal yapıştırıcılar, bir cihazı soğutucudan ayıran ve klips ve vida gibi mekanik bağlantıların yerini alabilen termal olarak iletken silikon izolatörlere veya boşluk dolduruculara olan gereksinimi azaltabilir. Akılda tutulması gereken diğer önemli hususlar, kimyasal direnç, azaltılmış duman ve kül oluşumu ve alev direncidir. Bu özellikler, FR4 standart malzemeleri gibi cam epoksi reçinelerini kullanışlı hale getirmiştir. Ayrıca, elektrik direnci ve azaltılmış ısı dağılımı da sunarlar. Bazı iyi bilinen örnekler IS410, IS420 ve G200'ü içerir.

• PCB soğutma

PCB ısısını pasif olarak dağıtma teknikleri, çok fazla ısı üreten bir konfigürasyonda yetersizdir. İçerik oluşturucu olarak siz, aşağıdakiler gibi buharlaşan özellikleri eklemekten sorumlusunuz:

• İdeal olarak bir ısı kaynağının altına yerleştirilmiş yakın delikler olan diziler yüzeye monte edilir. Basit viyadlar (ped içi) ve dolu ve kapaklı viyadlar, iki farklı termal viyaddır. Doğrudan ısı üretmek için, ikincisini bir LED'in termal lehim pedinin hemen yanına yerleştirin.
• Tipik olarak açıktaki soğutucular, ısının bileşen için daha geniş bir alana yayılmasına yardımcı olur.
• Isı boruları, uzay ve havacılık endüstrilerinde yüksek sıcaklık kullanımları için mükemmeldir. PCB'nin ısı kaynağını çevreleyen ve kırılmadan bükülebilen ısı borularını düşünün.
• Termal gres yapıştırıcılar veya pedler: Bunlar, bileşene ısıyı serbest bırakmak için termal olarak iletken bir kanal sağlar.
• Soğutma fanları için dikkate alınması gereken hususlar arasında boyut, gürültü seviyesi, sürtünme, maliyet vb.
• Muhafaza tabanlı tasarım

Muhafaza tabanlı termal tasarımın temel amacı, hava akışını en üst düzeye çıkarmaktır. Montaj sırasında en sonda takıldığı için mahfazanın tasarımını son olarak düşünmek mantıklıdır. Bununla birlikte, elektrik mahfazanızı içerideki "bağırsaklar" ile aynı anda inşa ederek aşağıdaki hususları iyileştirebilirsiniz:

• Maliyet etkinliği
• Kurşun süresi
• Kalite

Telekomünikasyon gibi hassas veya harici ekipman gerektiren sektörler, muhafaza tasarımını büyük ölçüde dikkate almalıdır. Bileşenlerinizin bozulma olasılığını azaltmak için havanın girip çıkmasına izin veren açık bir elektronik muhafaza oluşturun. Yüzeye monteli fanlar gibi sınırlı ortamlar için basınçlı hava dağıtma yöntemlerini seçebilirsiniz. Elektroniği güvende tutmak için, tahmin edilen yüksek ısı seviyelerine sahip tasarımlar çok sayıda fan gerektirebilir. Son olarak, mahfaza güneş ışığına maruz kaldığında ısıyı emmeyecek bir yüzey işlemi seçin.

Sonuç

PCB tasarım endüstrisi, dünyanın önde gelen endüstrilerinden biridir. Gelişen dünyayla birlikte, PCB endüstrisinin önemindeki bu artış öngörülebilir gelecekte de devam edecek gibi görünüyor. Bir PCB'nin ısısının nasıl yönetileceğini ve izleneceğini öğrenmek, ilgili pazarda kapsamlı bir potansiyel elde etmek ve elde etmek için çok önemlidir. yüksek sıcaklık PCB'leri. Peki ne bekliyorsun? Bu PCB tasarım becerilerini tazeleyin ve ilginç yeni bir hobi keşfederken dünyayı yönetin.