PCB-Temperatuur Beheren: Bewezen Strategieën om Warmte te Controleren

Hoewel het concept van de PCB bepaalde fundamentele principes in zijn ontwerp heeft die lang onveranderd zijn gebleven, heeft de technologie die PCB's beïnvloedt zich de afgelopen decennia snel veranderd. Een kwestie die constant blijft, is de kwestie van PCB-temperatuur.

De fysieke vorm van een PCB bestaat uit sporen, gaten, lagen, doorboorgaten, en soldeermaskers. Elk van deze dingen kan beïnvloed worden door PCB-temperatuur.

Een sneeuwbal-effect van problemen kan optreden als PCB-temperaturen lineair stijgen. Als niet gecontroleerd, zal dit de prestaties van de PCB negatief beïnvloeden.

Dit artikel biedt een overzicht van het ontwerp van hoge-temperatuur-borden en hoe temperaturen kunnen worden gemicro-managed.

1. Oorzaken van Hoge PCB-Temperatuur

De eerste stap in het micromanagen van wat dan ook is om de bron van het benodigde micromanagement te detecteren. PCB-temperatuur is geen uitzondering, en aangezien PCB's warmte gebruiken om te functioneren, is het allereerst nodig om de oorzaak van de hoge temperatuur van de PCB te bepalen.

Hoge PCB-temperatuur kan leiden tot prestatieproblemen. Wanneer stromen te sterk zijn doorheen een PCB, zullen temperaturen stijgen.

Er zijn drie duidelijke tekens van deze anomalie.

Component Dissipatie

Het is het eerste teken dat temperaturen in een PCB te hoog stijgen. Een ding om hier te onthouden is dat warmte gegenereerd door een component direct evenredig is met de belastingstroom die door het genoemde component vloeit.

In dit specifieke geval treedt componentdissipatie op wanneer één component van de PCB niet het soort energie genereert dat het normaal genereert. Het zorgt ervoor dat andere kenmerken meer energie produceren dan normaal om de dissiperende component te compenseren.

Als de stroom die door een weerstand reist inconsistente is, zullen de condensator en andere grote schakelprintcomponenten een grotere lading dragen dan normaal om te compenseren.

Doorboorgaten

Een van de meest voorkomende dingen die energie aan een component leveren, is de warmte-afvoer. Warmte-afvoercomponenten zijn ook bekend als doorboorgaten-componenten.

Deze componenten genereren warmte door warmte in de lucht af te voeren. De warmte-afvoer maakt dit mogelijk, en een manier waarop je PCB-temperaturen hier kunt micromanagen is om te zien of de warmte-afvoer correct gesoldeerd is.

Als een ander component op de PCB interfereert met doorboorgaten of warmte-afvoeren, zal dit de andere kenmerken dwingen om overwerk te doen om meer warmte dan nodig te genereren.

SMD-componenten

SMD staat voor "surface-mount device." Het is verbonden met een PCB net zoals een doorboorgaten-component en stroomt stromen soepeler tussen de doorboorgaten- en warmte-afvoer-componenten.

Wat het behoud van PCB-temperaturen betreft, is een van de meest voorkomende problemen die men kan tegenkomen betreft de positie van de doorboorgaten-componenten op de PCB ten opzichte van de SMD-componenten.

Als ze te ver uit elkaar liggen, kan het te lang duren voordat de energie naar en van deze componenten reist. Het kan resulteren in de onderdelen te lang koel blijven, wat ertoe zal leiden dat andere leden oververhit raken. Als ze te dicht bij elkaar zijn, zal de temperatuur ongebruikelijk hoog zijn.

Veel van deze informatie komt van WellPCB, een organisatie die gespecialiseerd is in het verkennen van nieuwe manieren om PCB-temperaturen te micromanagen.

2. PCB-Temperatuur Overdrachtskanalen

Een gemeenschappelijke eigenschap van temperatuur is dat ze nooit statisch zijn. Temperaturen blijven over het algemeen nooit hetzelfde. Het is zich hiervan bewust, alsook van meerdere kanalen van PCB-temperatuuroverdracht.

Temperatuur wordt op veel manieren beïnvloed, en een van de manieren waarop je zowel de algemene temperatuur in je PCB als de componenten van de PCB kunt micromanagen, is om niet alleen over deze kanalen te weten, maar ook welke delen van de PCB welk kanaal benutten.

Straling

Wanneer mensen verwijzen naar thermische energie in de vorm van elektromagnetische golven, praten ze over straling. Stralende warmte wordt meestal passief gegenereerd, wat betekent dat je de temperatuur niet direct kunt verlagen of verhogen door straling.

Stralende warmte heeft een bijna verwaarloosbaar effect op PCB-temperatuur.

Op hetzelfde moment is het ook het kanaal waar je je waarschijnlijk het meest zorgen over moet maken. Het is omdat PCB-temperaturen ook beïnvloed worden door thermische energie.

Als het gaat om temperatuur, is niets echt verwaarloosbaar. Denk aan wat er zou gebeuren als een vliegtuig slechts één graad van de koers af zou wijken. Als dit gebeurt, zal het in een andere locatie landen dan gepland, ongeacht hoe kort de afstand ook zou kunnen zijn.

PCB-temperaturen werken op dezelfde manier. Als een PCB op een temperatuur van 30 graden Celsius moet zijn om optimaal te functioneren, maar lang op 32 graden blijft, zullen de resultaten niet wenselijk zijn.

Hoewel er geen manier is om stralende warmte direct te micromanagen, is het mogelijk om stralende warmte indirect te micromanagen. In een omgeving met consistente temperatuur zijn bij het bouwen en fabriceren van PCB's een manier om dit te doen.

Convectie

Convectie vindt plaats wanneer warmte overgedragen wordt aan vloeistoffen of lucht. In tegenstelling tot straling, is convectie volledig direct en heeft een krachtig effect op de algehele PCB-temperatuur.

Het meest beroemde voorbeeld van convectie is wanneer je iets kookt. Tenslotte zijn bijna alle ovens convectie-ovens. De warmte van de oven wordt overgedragen aan de lucht, wat het toestaat om dingen op te warmen.

"Koken" vindt ook plaats als het gaat om PCB-materialen, en net zoals het essentieel is om je temperaturen te kennen bij het bereiden van voedsel in een keuken, is het ook nodig om je temperaturen te kennen bij het verwarmen van PCB-materialen.

Conductie

De meest directe vorm van temperatuuroverdrachtskanaal is conductie. Bij conductie wordt warmte overgedragen tussen een warmtebron en een warmte-afvoer.

Het meest krachtige voorbeeld hiervan is wanneer de bliksem iets metaal of vloeibaar raakt. In deze voorbeelden is de warmtebron de bliksem, en de warmte-afvoer is vloeibaar of metaal.

Weten welke componenten van je PCB functioneren als warmtebronnen en welke delen van de PCB functioneren als warmte-afvoeren, is een uitstekende manier om te bepalen wanneer het een goed idee is om te beslissen welke stromen componenten kunnen weerstaan.

3. PCB-Temperatuur Tolerantie

PCB-fabrikanten hebben ook problemen met oververhit componenten in PCB's omdat ze niet de tijd hebben genomen om te leren welke temperaturen materialen kunnen weerstaan.

Allemaal dit weten en een lijstje maken is iets wat elke fabrikant zou moeten doen. Een lijstje bij de hand houden dat weergeeft hoe heet elk materiaal kan worden is erg nuttig en in veel gevallen noodzakelijk.

Bijvoorbeeld, de PCB-panelen bevatten een materiaal genaamd FR-4, dat temperaturen tot 90 tot 110 graden Celsius kan weerstaan. Daarom, bij het voorbereiden van een PCB met FR-4-materialen, moet je je bewust zijn van alle stromen die betrokken zijn bij dit materiaal die 110 graden Celsius kunnen overschrijden.

Weten welke temperaturen de panelen van de PCB's die je van plan bent te fabriceren kunnen aan, is een van de meest kritieke aspecten van het micromanagen van de temperatuur van een PCB, maar ook een van de meest overgeslagen.

4. Hoe PCB-Temperatuur Te Meten

Het is essentieel om te begrijpen welke temperaturen je PCB-paneelmaterialen kunnen weerstaan. Het is ook nodig om te weten hoe warmte overgedragen wordt tussen de componenten van de PCB.

Deze dingen te weten zal je helpen om je algehele PCB-temperatuur te micromanagen. Een ander ding dat goed is om te weten is hoe je PCB-temperatuur meet.

Metelen, in dit geval, betekent niet het controleren van de omgevings-temperaturen die getoond worden.

Het verwijst in plaats daarvan naar het meten van hoe de temperatuur toeneemt en afneemt. Deze processen te kennen is een van de meest nauwkeurige methoden om de algehele PCB-temperatuur te meten.

Er zijn een paar dingen die je moet identificeren voordat je PCB-temperatuur op deze manier meet. Dit zijn de primaire warmtebron en de temperatuursensor. Het is hoe de meeste warmte gegenereerd wordt en waar de meeste stromen plaatsvinden.

Het volgende te doen is de GND-pin van de warmtebron te vinden. Het is meestal verbonden met het substraat van de warmtebron.

Na dit te doen, kun je PCB-temperatuur meten door deze drie dingen te doen:

Een gemeenschappelijke grondvlak tussen de temperatuursensor en de warmtebron gebruiken.

Je verbindt de GND-pinnen van alle temperatuursensoren met het grondvlak van de warmtebron.

Je houdt de temperatuursensor en warmtebron redelijk dicht bij elkaar op de PCB.

Dit zal je in staat stellen de globale temperatuur van de PCB en de primaire warmtebron nauwkeurig en consistent te volgen.

5. Resultaten Veroorzaakt Door Overmatige PCB-Temperatuur

Weten hoe je PCB-temperaturen nauwkeurig en adequaat meet is één ding. Maar wat gebeurt er wanneer de componenten en materialen van een PCB te heet worden?

Overmatige temperaturen zullen de integriteit van de laag vernietigen.

Wat gebeurt er wanneer iets ongebruikelijk heet of koud wordt? Ze vouwen uit en samen, respectievelijk.

PCB's zijn niet anders. De lagen van de PCB zijn gevoelig voor temperaturen. Overmatige temperaturen zullen de lengte, breedte, en dikte van elke PCB-laag vervormen als ze niet gemicro-managed worden.

Teruggaand naar het voorbeeld van convectie in hoofdstuk 2, dit is vergelijkbaar met voedsel te lang in de magnetron laten liggen, wat ertoe leidt dat het voedselitem binnenin ontploft.

Een vergelijkbaar ding gebeurt met PCB-lagen als ze oververhit raken.

Thermische energie zet de meeste stoffen uit, wat ze verandert.

Stof vouwt uit wanneer oververhit, wat hun vorm op een of andere manier verandert.

Schakelmaterialen zijn hiervan niet vrijgesteld. Hoge temperaturen kunnen en zullen de vorm van de overgangslijnen in deze schakelmaterialen veranderen. Wanneer dit gebeurt, zal het de afmetingen van de schakelmaterialen zelf veranderen.

Het zal resulteren in rechte verliezen, vervorming, en frequentieverschuivingen in schakelmaterialen.

Materialen vouwen uit op verschillende snelheden.

Materialen in een PCB zullen niet alleen uitvouwen wanneer ze in de buurt van hoge temperaturen zijn, maar ze zullen ook uitvouwen op verschillende snelheden.

Het oppervlak van een PCB bestaat uit ofwel diëlektrische lagen ofwel geleidende metaallagen. Deze lagen vouwen uit tot verschillende limieten op verschillende snelheden. Deze verschillen zijn niet alleen gescheiden van diëlektrisch en geleidend. Geen diëlektrische of geleidende laag is gelijk gemaakt.

Een van de meest voorkomende fouten die elke PCB-fabrikant kan maken is het verwarren van deze twee lagen. Zorg ervoor dat je de tijd neemt om te weten met welke laag je werkt.

Bord solderen vereist verschillende temperaturen.

Lassen en solderen is een noodzakelijke vaardigheid voor iedereen die wenst PCB's te produceren, testen, en te fabriceren.

Weten welke temperaturen te hanteren bij lassen en solderen is iets dat iedereen in een PCB-fabricagefirma moet weten, zelfs als ze niet direct betrokken zijn bij het lassen en solderen van materialen.

6. De Juiste PCB-Materialen Kiezen

Een andere manier om te micromanagen en correct temperaturen in te stellen voor PCB's is om de juiste materialen voor de platen te kiezen. Het kiezen van de verkeerde materialen zal het veel ingewikkelder maken dan het hoeft te zijn om deze temperaturen te micromanagen.

Het meest voorkomende materiaal voor een PCB-plaat heet FR-4. Iedereen die net begint in WellPCB. We bieden je een one-stop service en hoogwaardige producten. Je kunt ons de documenten sturen die je nodig hebt om te maken en direct een offerte krijgen! Wat wachten we op? We hebben tien jaar PCB-fabricage of die risico's willen minimaliseren, moet dit materiaal kiezen. Een gemeenschappelijke draad over FR-4-materialen is dat ze temperaturen goed weerstaan.

Twee andere materialen zijn niet zo veelvoorkomend als FR-4, en dit zijn polyimide en RF. Hoewel deze twee temperaturen niet zo goed weerstaan als FR-4, hebben ze andere eigenschappen die FR-4-materialen niet hebben.

Deze lijst zal de meeste informatie leveren die je nodig hebt over deze materialen met betrekking tot hun specifieke temperatuurcapaciteiten.
 

Je kunt de volledige lijst hier bekijken: https://bayareacircuits.com/material-library/.

7. Methodes Om PCB-Temperatuur Te Verminderen

Ten slotte is het tijd om manieren te verkennen om PCB-temperaturen te verlagen. Deze kunnen op elk materiaal van elke PCB toegepast worden.

Warmte-afvoeren

Onderdelen, materialen, en componenten van PCB's genereren allemaal warmte. Een goede warmte-afvoer zal deze warmte dissiperen, zodat warmte gemicro-managed kan worden.

Koelventilatoren

Bijna elk elektronisch apparaat bevat een waaier, maar velen begrijpen niet wat het doel ervan is.

Of deel van een volledig voltooid elektronisch apparaat of deel van een WellPCB, we bieden je een one-stop service en hoogwaardige producten. Je kunt ons de documenten sturen die je nodig hebt om te maken en direct een offerte krijgen! Wat wachten we op? We hebben tien jaar PCB-fabricage apparaten; het doel van een koelventilator is om hete lucht uit het apparaat te laten en koude lucht erin te laten.

Dikkere platen vereisen meer vermogen om hoge temperaturen te bereiken.

Plaatdikte is een van de meer verwarrende kwesties die fabrikanten tegenkomen bij het omgaan met PCB-temperaturen.

Terwijl dikkere platen meer vermogen vereisen om hogere temperaturen te bereiken, hoe breder een schotel is, hoe minder het weerstaat. Het kan de temperatuur vertragen. Deze anomalie stelt nog een andere methode van het controleren van PCB-temperaturen voor.

Warmtepijp Integratie Overwegingen

 

Wat is het primaire doel van een gegeven pijp? Het is om de stroom van een gegeven stof te organiseren.

Het is ook waar bij het micromanagen van PCB-temperatuur, aangezien vloeistoffen betrokken bij PCB-productie warmte kunnen absorberen, verdampen, dan terug kondenseren naar vloeistof.

Dit soort proces stelt je in staat om door te gaan met werken met welke materialen en componenten je ook moet werken, terwijl je tegelijkertijd de betrokken temperaturen automatisch micromanaged.

Conclusie en Samenvatting

Als je over een scherpe aandacht voor detail beschikt en goed geïnformeerd bent, is het niet moeilijk om de oorzaken en oplossingen rondom PCB-temperatuur te begrijpen. Extra informatie kan gevonden worden in WellPCB's artikelarchief ook.

Er zijn veel dingen te leren als het gaat om het micromanagen van PCB-temperaturen, en de sleutel om dit te doen is om geduldig en consistent te zijn. De kunst van het managen van PCB-temperaturen onder de knie te krijgen kost tijd, en gidsen als deze zijn ontworpen om er veel van te besparen.

WellPCB is gespecialiseerd in de juiste PCB-dienstverlener. Gelukkig zijn er diverse PCB-fabricagevelden voor enige tijd. We zijn toegewijd aan het leveren van informatie voor andere PCB-fabrikanten en het leveren van de beste materialen, componenten, en diensten voor beiden.