エンジニアに必要な PCB 放熱設計の 4 つのポイント

エンジニアに必要な PCB 放熱設計の 4 つのポイント

電子機器の場合、動作中に一定量の熱が発生し、機器の内部温度が急激に上昇します。 熱の放出が間に合わないと、機器が加熱し続け、過熱により機器が故障し、電子機器の信頼性が低下します。 したがって、PCB 設計で適切な熱放散を行うことは非常に重要です。 次に、基板設計技術者に必要な基板熱設計の4つのポイントを紹介したいと思います。

1、PCB設計に熱銅箔が追加され、大面積の電源接地銅箔が使用されます

1. 接触面積が大きいほど、ジャンクション温度が低くなります。

2. 銅被覆面積が大きいほど、ジャンクション温度が低くなります。

2、 PCB 設計でホット ビアを追加

PCB 設計にサーマル ビアを追加すると、デバイスのジャンクション温度を効果的に下げ、ベニアの厚さ方向の温度均一性を改善できます。これにより、PCB の背面で他の熱放散方法を使用できるようになります。 シミュレーションにより、放熱ビアのないデバイスと比較して、デバイスの熱消費電力は 2.5W、間隔は 1mm、中央のデザインは 6x6 であることがわかりました。 熱放散ビアはジャンクション温度を約 4.8 °C 下げることができ、PCB の上部と下部の温度差は 21 °C から 5 °C に減少します。サーマル スルーホール アレイを 4X4 に変更した後、 デバイスのジャンクション温度は 6x6 よりも 2.2 °C 高く、注意が必要です。

3、 PCB 設計 IC は裸の銅を裏返し、銅と空気の間の熱抵抗を減らします。

4、 PCB 設計レイアウトの最適化

高電力および熱に敏感な機器の PCB 設計レイアウト要件。

1. 熱に敏感な機器は、冷気エリアに配置する必要があります。

2. 温度検出装置は高温の場所に設置してください。

3. 同じ PCB デバイス上で、熱が小さい、または熱抵抗が低いデバイス (小信号トランジスタ、小型集積回路、電解コンデンサなど) の冷却空気の流れが入口にあることをお勧めします。 熱が大きい、または耐熱性に優れたデバイス (パワー トランジスタ、大規模集積回路など) の下流の冷却空気の流れは、可能な限り発熱のサイズと熱分布の程度に基づいている必要があります。

4. 水平方向では、熱伝達経路を短くするために、高電力機器を PCB の端にできるだけ近づけて配置する必要があります。 垂直方向では、動作中の他のコンポーネントの温度に対するこれらのコンポーネントの影響を減らすために、高電力コンポーネントをプリント回路基板のできるだけ近くに配置する必要があります。

5. 機器内のプリント基板の放熱は、主に空気の流れに依存するため、設計時に空気の流路を検討し、機器またはプリント基板を合理的に構成する必要があります。 気流は抵抗の少ないところに流れやすいので、プリント基板上に機器を配置する際は、その部分に大きなスペースを空けないようにしてください。 マシン全体の複数のプリント回路基板の構成も、同じ問題に注意を払う必要があります。

6.温度に敏感な機器は、暖房機器の真上ではなく、低温の領域（機器の底など）に配置する必要があります。 複数の機器を水平方向にずらして配置することをお勧めします。

7. 消費電力が大きく、発熱の大きい機器を放熱位置の近くに配置する。 放熱器が近くにない限り、プリント回路基板の角や端に高温の機器を置かないでください。 電力抵抗を設計するときは、できるだけ大きなコンポーネントを選択し、PCB 設計レイアウトを調整して十分な熱放散スペースを確保してください。

以上、参考までに「基板熱設計の4つのポイントと基板設計者の必須スキル」の紹介です。