如何提高PCB線路板的熱可靠性
在許多應(yīng)用中重量和物理尺寸非常重要,如果元件的實(shí)際功耗很小,可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的安全系數(shù)過高,從而使線路板的設(shè)計(jì)采用與實(shí)際不符或過于保守的元件功耗值作為根據(jù)進(jìn)行熱分析。
一般情況下,pcb線路板板上的銅箔分布是非常復(fù)雜的,難以準(zhǔn)確建模。因此,建模時(shí)需要簡化布線的形狀,盡量做出與實(shí)際線路板接近的ANSYS模型線路板板上的電子元件也可以應(yīng)用簡化建模來模擬,如MOS管、集成電路塊等。
熱分析
貼片加工中熱分析可協(xié)助設(shè)計(jì)人員確定pcb線路板上部件的電氣性能,幫助設(shè)計(jì)人員確定元件或線路板是否會(huì)因?yàn)楦邷囟鵁龎?。簡單的熱分析只是?jì)算線路板的平均溫度,復(fù)雜的則要對(duì)含多個(gè)線路板的電子設(shè)備建立瞬態(tài)模型。熱分析的準(zhǔn)確程度最終取決于線路板設(shè)計(jì)人員所提供的元件功耗的準(zhǔn)確性。
在許多應(yīng)用中重量和物理尺寸非常重要,如果元件的實(shí)際功耗很小,可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的安全系數(shù)過高,從而使線路板的設(shè)計(jì)采用與實(shí)際不符或過于保守的元件功耗值作為根據(jù)進(jìn)行熱分析。與之相反(同時(shí)也更為嚴(yán)重)的是熱安全系數(shù)設(shè)計(jì)過低,也即元件實(shí)際運(yùn)行時(shí)的溫度比分析人員預(yù)測(cè)的要高,此類問題一般要通過加裝散熱裝置或風(fēng)扇對(duì)線路板進(jìn)行冷卻來解決。這些外接附件增加了成本,而且延長了制造時(shí)間,在設(shè)計(jì)中加入風(fēng)扇還會(huì)給可靠性帶來不穩(wěn)定因素,因此線路板板主要采用主動(dòng)式而不是被動(dòng)式冷卻方式(如自然對(duì)流、傳導(dǎo)及輻射散熱)。
線路板簡化建模
建模前分析線路板中主要的發(fā)熱器件有哪些,如MOS管和集成電路塊等,這些元件在工作時(shí)將大部分損耗功率轉(zhuǎn)化為熱量。因此,建模時(shí)主要需要考慮這些器件。
此外,還要考慮線路板基板上,作為導(dǎo)線涂敷的銅箔。它們?cè)谠O(shè)計(jì)中不但起到導(dǎo)電的作用,還起到傳導(dǎo)熱量的作用,其熱導(dǎo)率和傳熱面積都比較大線路板板是電子電路不可缺少的組成部分,它的結(jié)構(gòu)由環(huán)氧樹脂基板和作為導(dǎo)線涂敷的銅箔組成。環(huán)氧樹脂基板的厚度為4mm,銅箔的厚度為0.1mm。銅的導(dǎo)熱率為400W/(m℃),而環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱率僅為0.276W/(m℃)。盡管所加的銅箔很薄很細(xì),卻對(duì)熱量有強(qiáng)烈的引導(dǎo)作用,因而在建模中是不能忽略的。
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