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高溫PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
高溫PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
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。我們將對(duì)高溫電路板的設(shè)計(jì)進(jìn)行高層次的概述，并且在此過(guò)程中，我們將考慮在這種情況下可能會(huì)給您的一些選擇。
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(chēng)為FR-4的材料制成，FR-4是一種玻璃環(huán)氧樹(shù)脂層壓板，可以承受90到110攝氏度的溫度。如果我們的環(huán)境低于此閾值，我們通常可以不考慮此因素，而與其他任何設(shè)計(jì)一樣訂購(gòu)電路板，但是如果我們要設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序?qū)⒔?jīng)歷水沸點(diǎn)以上的溫度，則需要進(jìn)行升級(jí)我們的電路板要耐高溫FR-4或聚酰亞胺。這些升級(jí)的材料可以承受130至260攝氏度，具體取決于制造商和特定材料類(lèi)型。
此外，傳統(tǒng)的含鉛焊錫膏的熔化溫度約為160至180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，我們冒著組件從字面上掉下來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。同樣，我們應(yīng)考慮某些類(lèi)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(kāi)始專(zhuān)注于我們的設(shè)計(jì)了。這是大型挑戰(zhàn)開(kāi)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)熱量。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(guò)的設(shè)計(jì)考慮因素，但絕對(duì)應(yīng)將其視為第一道防線(xiàn)。一些考慮因素可能包括外殼內(nèi)壁上的隔熱，諸如鈦和凱夫拉爾之類(lèi)的溫度屏蔽材料，或者在不太極端的情況下還包括ABS塑料。
由于元件耗散而導(dǎo)致的高溫
有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)考慮針對(duì)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(wèn)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(kāi)一定的距離。總的來(lái)說(shuō)，多個(gè)受熱部件可能會(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)。如果我們將電路板放在箱子中，并且我們選擇的零件會(huì)產(chǎn)生大量熱量，那么將小風(fēng)扇與散熱片結(jié)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ＭL(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，策略性地放置通孔還可以幫助對(duì)零件進(jìn)行散熱，從而散熱。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(guò)孔將零件的熱質(zhì)量附著到接地層。通過(guò)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，這會(huì)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。