PCB뉴스 - PCB 스택 열 방출의 중요성

현대 전자 기술의 급속한 발전 속에서 전자 장비의 성능과 집적도는 지속적으로 향상되고 있으며, 이에 따라 발열 문제도 점점 더 부각되고 있습니다. 과도한 온도는 전자 부품의 성능과 수명에 영향을 미칠 뿐만 아니라 장비 고장 및 손상을 초래할 수도 있습니다. 따라서 PCB(인쇄회로기판) 설계에서는 효율적인 방열이 중요한 요소가 되었습니다. PCB 스택업 인 설계는 효율적인 방열을 달성하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 합리적인 층간 레이아웃, 재료 선택 및 방열 구조 설계를 통해 열을 전자 부품에서 효과적으로 방출하여 전자 장비의 안정적인 작동을 보장할 수 있습니다.

PCB 열 방출의 중요성

1. 전자 부품의 성능 보장

온도가 높으면 전자 부품의 반도체 장치에 저항 증가, 정전 용량 변화, 누설 전류 증가 등의 문제가 발생하여 정상적인 작동 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 고온 환경에서는 집적회로의 명령 주기가 줄어들 수 있고, 신호 전송 품질에도 영향을 미칠 수 있다. 효율적인 방열을 갖춘 PCB 라미네이트 설계를 통해 전자 부품의 작동 온도를 합리적인 범위 내에서 제어하여 안정적인 성능을 보장할 수 있습니다.

2. 전자 장비의 수명 연장

장시간 고온에 노출된 전자 부품은 노화 및 손상되기 쉬우며, 이로 인해 전자 장비의 수명이 단축됩니다. 예를 들어, 전해 커패시터의 수명은 고온에서 크게 단축되며, 효율적인 방열을 위해 PCB 스택업을 최적화하면 전자 부품의 작동 온도를 낮추고 노화 속도를 늦추며 전자 장비의 전체 수명을 연장할 수 있습니다.

3. 전자 장비의 신뢰성 향상

과열은 전자 부품의 납땜 접합부의 균열, 회로 기판의 변형, 절연재의 열화 등의 문제를 야기하여 전자 장비 고장의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 안정적인 PCB 스택업 설계는 효과적으로 열을 발산하고, 과열로 인한 고장 가능성을 줄이며, 전자 장비의 신뢰성과 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

기존 PCB 방열 방법 및 제한 사항

1. 방열판 및 팬

방열판은 방열판을 발열체에 밀착시켜 열을 방열판으로 전달한 후 방열면이 넓어 공기 중으로 열이 방출되는 일반적인 방열 방식입니다. 싱크대. 팬은 공기 흐름을 가속화하여 방열판의 방열 효율을 향상시킵니다. 제한 사항은 방열판과 팬이 일정량의 공간을 차지해야 하므로 공간이 제한된 전자 장비의 설치 요구 사항을 충족하지 못할 수 있다는 것입니다. 또한 팬에는 소음 및 신뢰성 문제가 있으며 시간이 지남에 따라 오작동할 수 있습니다.

2. 열전도재 충진

PCB와 방열판 사이의 틈이나 PCB 내부의 층간 틈을 열전도성 실리카겔, 열전도성 패드 등과 같은 열전도성 물질로 채우면 열전도 효율을 향상시킬 수 있습니다.

그러나 열전도성 소재는 열전도율에 한계가 있어 장기간 사용 시 노화, 건조 등의 문제가 발생하여 방열 효과에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 열 전도성 재료를 충전하려면 특정 공정 요구 사항이 필요하므로 생산 비용과 제조 난이도가 증가합니다.

3. PCB 동박 두께 증가

PCB 전도층의 동박 두께를 늘리면 와이어의 전류 전달 용량을 늘리고 저항을 줄여 발열을 줄일 수 있습니다. 동시에 두꺼운 구리 호일은 열 방출 성능이 더 뛰어나고 열을 더 빨리 배출할 수 있습니다. 그러나 구리 호일의 두께를 늘리면 PCB의 비용과 무게가 증가하며 일부 고주파 애플리케이션 시나리오에서는 구리 호일이 지나치게 두꺼워지면 신호 전송 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.

효율적인 방열 PCB Stack-up을 위한 핵심기술

1. 레이어 간 합리적인 레이아

(1) 파워 레이어와 그라운드 레이어의 최적화된 설계

전원 레이어와 접지 레이어를 인접한 레이어로 설계하여 저임피던스 전력 루프를 형성하여 전원 공급 장치 소음과 열을 줄입니다. 동시에 전원 레이어와 접지 레이어의 모양과 면적을 합리적으로 계획하여 국부적인 과열을 방지하기 위해 전체 PCB에 전류가 고르게 분포될 수 있도록 합니다. 예를 들어, 고전력 회로의 경우 넓은 면적의 전원 및 접지 레이어를 사용할 수 있으며 열 방출을 개선하기 위해 주요 위치에 비아를 추가할 수 있습니다.

(2) 신호층의 분리 및 방열

고속 신호층과 저속 신호층, 아날로그 신호층과 디지털 신호층을 각각 다른 층으로 배열하고 접지층을 절연용으로 사용하여 신호 간 간섭과 열 발생을 줄입니다. 동시에, 신호층의 열을 방열층이나 외부 환경으로 전달하기 위해 신호층에 열 비아를 합리적으로 배열합니다. 예를 들어, 고속 디지털 회로 설계에서는 다층 PCB를 사용할 수 있으며 고속 신호층을 전원층과 접지층에 가까운 내부층에 배치하여 외부 간섭을 줄이고 방열 성능을 향상시킵니다.

(3) 방열층 추가 및 설계

금속 코어 보드 또는 열 동박과 같은 전용 열 레이어를 PCB에 추가합니다. 방열층은 발열 부품의 열을 외부 환경으로 직접 전도할 수 있어 방열 효율이 향상됩니다. 예를 들어, 알루미늄 기반 PCB 또는 구리 기반 PCB를 사용하고 금속 기판을 방열층으로 사용하고 절연층을 전도성 층과 격리하여 효율적인 방열을 구현합니다. 동시에 방열 층에 방열 핀이나 방열 구멍을 설계하여 방열 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

2. 고열전도 소재 적용

(1) 단열재의 선택

세라믹 기판, 열전도성 실리카겔 등과 같이 열전도율이 높은 절연 재료를 선택하면 PCB 레이어 간의 열 저항을 줄이고 열전도 효율을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 세라믹 기판은 우수한 열 전도성과 절연 특성을 갖고 있어 고전력 전자 부품의 설치 및 방열에 사용될 수 있습니다. 동시에 PCB와 방열판 사이의 층간 간격이나 PCB 내부에 열 전도성 실리콘을 채워 열 전도 효율을 향상시킬 수 있습니다.

(2) 전도성 재료의 최적화

구리, 알루미늄 등 열전도율이 높은 전도성 재료를 사용하고 전도성 층의 두께와 모양을 최적화하여 와이어의 방열 성능을 향상시킵니다. 예를 들어 두꺼운 구리박이나 구리 스트립을 전도층으로 사용하면 저항을 줄이고 발열을 줄일 수 있습니다. 동시에 전도층에 방열 구멍이나 방열 슬롯을 설계하여 방열 면적을 늘리고 방열 효율을 향상시킬 수 있습니다.

(3) 디자인 및 재료 선택을 통해

비아 설계를 최적화하고, 구리 주석 도금과 같은 높은 열 전도성 비아 재료를 사용하며, 비아의 직경과 간격을 합리적으로 제어하여 비아의 방열 성능을 향상시킵니다. 동시에, 비아홀은 열전도성 실리카겔과 같은 열전도성 물질로 채워져 열전도 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 고전력 전자 부품의 핀에 여러 개의 비아를 병렬로 연결하여 방열 채널을 늘리고 비아의 열 저항을 줄입니다.

3. 방열 구조의 혁신적인 설계

(1) 마이크로 채널 방열 구조

PCB 내부에 작은 채널을 가공하여 냉각 매체(예: 물, 공기 등)가 채널에 흐르고 열을 제거할 수 있도록 PCB에 마이크로 채널 방열 구조를 설계합니다. 예를 들어, PCB와 통합된 마이크로 채널 방열판 설계가 채택되었습니다. 마이크로 채널 방열판은 PCB에 직접 설치되고 냉각 매체는 펌프 또는 팬에 의해 구동되어 마이크로 채널에 흐르게 됩니다. 효율적인 열 방출.

(2) 히트파이프 냉각 기술

히트파이프의 효율적인 열전도율을 활용하여 히트파이프는 PCB와 통합되어 빠른 열 전도 및 소산을 달성합니다. 히트 파이프는 가열 부품의 열을 방열판 또는 기타 방열 장치로 빠르게 전도하여 방열 효율을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 히트파이프 라디에이터는 고전력 전자 부품 아래에 설치되어 히트파이프를 통해 방열판으로 열을 전도한 다음 방열판을 통해 공기 중으로 열을 방출합니다.

(3) 입체적인 방열 구조 설계

3차원 방열 구조 설계를 채택하여 PCB와 방열 장비를 3차원적으로 일체화하여 방열 효율을 높였습니다. 예를 들어 방열판의 측면이나 상단에 PCB를 설치해 방열 면적을 늘리고 방열판의 3차원 구조를 통해 방열 효과를 높인다. 동시에 PCB 주위에 공기 덕트나 방열 핀을 설계하여 공기 흐름을 안내하고 열 방출을 가속화할 수 있습니다.

효율적인 열 방출을 위한 PCB 스택업 설계는 현대 전자 기술 개발의 핵심 요구 사항 중 하나입니다. 합리적인 층간 레이아웃, 높은 열전도율 소재 적용, 혁신적인 방열 구조 설계, 지능형 방열 기술 적용 등 핵심 기술을 통해 PCB의 방열 효과를 효과적으로 향상시키고 전자 장비의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 보장됩니다.