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高溫PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

PCB打樣 ? 2020-09-27 22:07 ? 次閱讀
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印刷電路板是必不可少的電子設(shè)備,但有時(shí)工程師面臨溫度限制,這迫使他們不得不跳槽思考。在本文中,我們將對(duì)高溫電路板的設(shè)計(jì)進(jìn)行總體概述,并且一路走來(lái),我們將考慮在這種情況下可能會(huì)提供的一些選擇。

高溫環(huán)境的材料選擇

在考慮電路本身之前,我們需要考慮將由制造商制造電路板的材料。絕大多數(shù)電路板由稱為FR-4的材料制成,這是一種可承受90110攝氏度的玻璃環(huán)氧層壓板。如果我們的環(huán)境低于此閾值,我們通??梢院雎源丝紤],而與其他任何設(shè)計(jì)一樣訂購(gòu)電路板,但是如果我們正在為溫度超過水沸點(diǎn)的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì),則需要進(jìn)行升級(jí)我們的板要耐高溫FR-4或聚酰亞胺。這些升級(jí)的材料可以承受130260攝氏度,具體取決于制造商和特定材料類型。

此外,傳統(tǒng)的含鉛焊錫膏的熔化溫度約為160180攝氏度,因此我們需要指導(dǎo)組裝人員使用無(wú)鉛焊錫膏。如果不是這樣,我們冒著從面板上掉下來(lái)元器件的風(fēng)險(xiǎn)。同樣,我們應(yīng)考慮某些類型的保形涂料,以進(jìn)一步保護(hù)我們的設(shè)計(jì)免于烘烤。

高溫環(huán)境下的設(shè)計(jì)規(guī)則

最后,我們可以開始專注于我們的設(shè)計(jì)了。這是大型挑戰(zhàn)開始浮出水面的地方。許多邏輯組件根本無(wú)法在極端溫度下運(yùn)行。許多硅芯片無(wú)法在高溫環(huán)境下正常工作,從而形成了無(wú)用的電路板。為了確保不會(huì)發(fā)生這種情況,我們?cè)谒阉鹘M件時(shí)需要添加溫度參數(shù),尤其是在我們的設(shè)計(jì)需要包括邏輯芯片或微控制器的情況下。大多數(shù)供應(yīng)商搜索工具都具有此選項(xiàng),但是可用的選項(xiàng)卻少得多。

成功挑選組件后,我們需要考慮放置位置。通常,在放置我們的組件時(shí),我們希望將所有發(fā)熱組件保持盡可能遠(yuǎn)的距離,即使在正常環(huán)境下這些組件不必?fù)?dān)心發(fā)熱。這是因?yàn)檫@些設(shè)備將在環(huán)境中產(chǎn)生額外的熱量。要考慮的部分包括穩(wěn)壓器,大功率電阻器等。

最后,我們可能要考慮我們的外殼。雖然PCB可以設(shè)計(jì)為適合大多數(shù)環(huán)境,但在大多數(shù)情況下,修改外殼設(shè)計(jì)以使其隔熱是有益的,這對(duì)我們很有好處。這不能代替我們已經(jīng)討論過的設(shè)計(jì)考慮因素,但是絕對(duì)應(yīng)該將其視為第一道防線。一些考慮因素可能包括外殼內(nèi)壁上的絕熱,諸如鈦和凱夫拉爾之類的溫度屏蔽材料,或者在不太極端的情況下包括ABS塑料。

由于元件耗散導(dǎo)致的高溫

一些組件需要大量的散熱,因此無(wú)論其環(huán)境如何,我們都應(yīng)考慮高溫組件情況的設(shè)計(jì)規(guī)則。這是廣泛設(shè)計(jì)中的主要問題,因?yàn)楹玫脑O(shè)計(jì)的執(zhí)行會(huì)影響可靠性和使用壽命。

就像在加熱的環(huán)境中一樣,最好將產(chǎn)生熱量的組件彼此隔開一定距離??偟膩?lái)說(shuō),多個(gè)受熱部件會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路板的整體烘烤,從而使我們無(wú)法使用設(shè)備。另外,始終需要足夠的通風(fēng)。如果我們將板子放在箱子中,并且我們選擇的零件會(huì)產(chǎn)生大量熱量,那么將小箱子風(fēng)扇與散熱器配合使用可以緩解我們的麻煩。風(fēng)扇的位置也很重要,因?yàn)槲覀兿ML(fēng)扇將冷空氣吹到散熱器的葉片上以散發(fā)熱量,從而降低組件的溫度。

在我們的整個(gè)設(shè)計(jì)中,戰(zhàn)略性地放置通孔還可以幫助對(duì)零件進(jìn)行散熱處理。例如,如果我們使用的是平面安裝封裝,則可以使用多個(gè)過孔將零件的熱質(zhì)量附著到接地層。通過在這些通孔中填充導(dǎo)電膠,我們可以獲得更高的導(dǎo)熱率。實(shí)際上,這將整個(gè)電路板本身變成了散熱器,從而消除了對(duì)獨(dú)立電路板的需求。盡管這并非總是可能的,例如在大多數(shù)通孔設(shè)計(jì)中,但這種技術(shù)使我們能夠降低成本并減少物料清單中的行項(xiàng)目。

結(jié)論

盡管這還不是一個(gè)詳盡的清單,但是這些實(shí)踐以及其他實(shí)踐可以幫助我們創(chuàng)建可以經(jīng)受高溫測(cè)試的電路板。盡管這需要大量的實(shí)踐來(lái)完善,但是一般概念非常簡(jiǎn)單,可以很快地學(xué)習(xí),并且在電路設(shè)計(jì)方面不需要太多的讓步。作為工程師,我們總是會(huì)遇到困難的設(shè)計(jì)約束,但是有了這些知識(shí),溫度約束就可以大大簡(jiǎn)化。

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