방열 기법

다양한 장치 및 장비용 인쇄 회로 기판(PCB)을 생성해야 할 때 주요 고려 사항 중 하나는 열을 얼마나 잘 발산하는지입니다. PCB의 열을 적절하게 발산함으로써 성능 문제와 과도한 온도로 인한 전체 고장으로부터 PCB를 보호할 수 있습니다. 투자하는 모든 PCB는 과열되지 않고 일관된 성능을 제공할 수 있도록 적절한 방열 기능으로 설계해야 합니다.

열이 문제인 이유와 PCB 방열을 위한 몇 가지 팁에 대해 자세히 알아보세요.

PCB에서 열이 문제인 이유

전자 부품에 전류가 흐를 때마다 열 부하가 증가합니다. 전자 부품이 생성하는 열의 양은 회로 설계, 전력량 및 장치 특성에 따라 다릅니다. 부적절하게 장착된 구성 요소, 외부 요소, 부적절한 환기 및 부적절한 조립으로 인해 PCB가 과열되는 경우가 종종 있습니다.

PCB는 약간의 열을 처리할 수 있지만 과도한 온도는 몇 가지 주요 문제를 일으킬 수 있습니다. 과도한 열로 인한 PCB에 대한 몇 가지 부정적인 영향에는 회로 라인 중단, 구성 요소 산화, 구조적 무결성 손실 및 호환되지 않는 재료 팽창률이 포함됩니다. 이러한 영향으로 인해 PCB의 성능이 저하될 수 있습니다. PCB가 장기간 너무 많은 열에 노출되면 PCB가 오작동하기 시작하고 PCB가 영구적으로 손상되어 완전히 고장날 수도 있습니다.

방열 기술

과도한 열은 몇 가지 중요한 문제를 일으킬 수 있으므로 PCB에 열 분산 특성이 있기를 원할 것입니다. PCB에서 열을 제거하려는 경우 몇 가지 다른 방열 기술에 의존할 수 있습니다. 예를 들어 방열판과 냉각 팬을 추가하면 열을 발산할 수 있습니다.

아래의 몇 가지 기본 기술을 검토하여 PCB에서 열을 발산하는 방법에 대해 자세히 알아보십시오.

1. 냉각 팬 및 방열판 추가

방열판은 표면이 넓은 열 전도성 금속 부품이며 PCB 설계자는 일반적으로 열을 발산하는 데 사용합니다. 일반적으로 이러한 부품은 스위칭 장치와 같은 발열 부품에 부착됩니다. 일단 부착되면 방열판을 통해 구성요소가 다른 영역으로 열을 전달하고 방열판의 넓은 표면을 통해 열을 발산할 수 있습니다.

PCB에 방열판을 사용하고 장치의 기타 구성 요소를 사용하는 것과 함께 냉각 팬을 추가할 수 있습니다. 이 팬은 장치에 시원한 공기 흐름을 추가하여 열을 빠르게 제거하고 열이 축적되는 것을 방지합니다. 일반적으로 냉각 팬은 보다 효율적이고 빠른 열 제거를 지원하기 때문에 고전류 전원 공급 장치에 사용됩니다.

2. 두꺼운 구리 흔적 활용

고전력 애플리케이션을 위한 PCB가 필요한 경우 일반적으로 두껍고 무거운 구리 트레이스를 추가하는 것이 올바른 선택입니다. 두꺼운 구리 트레이스를 활용하면 열 분포 및 발산을 위해 열 표면이 더 넓어집니다.

3. 히트 파이프에 투자

공간이 제한된 소형 장치에 PCB를 설치한 경우 히트 파이프가 PCB 방열에 도움이 될 수 있습니다. 이 파이프는 소량의 암모니아, 물, 아세톤 또는 질소와 같은 유체로 열을 흡수하는 데 도움이 됩니다. 유체가 열을 흡수한 후 파이프는 증기를 방출합니다. 이 증기는 응축기에 도달할 때까지 파이프를 따라 흐르고, 응축기는 증기를 액체 형태로 응축하여 파이프가 계속 순환할 수 있도록 합니다.

열을 쉽게 전달할 수 있는 히트 파이프의 기능으로 인해 비용 효율적이고 안정적인 수동 전달을 찾는 회사에서 선택하는 경우가 많습니다. 이 파이프를 설치하면 장치의 열전도율이 향상되고 유지 관리가 많이 필요하지 않습니다. 또한 이 파이프는 움직이는 부품이 없기 때문에 매우 조용하고 진동이 없습니다.

4. 올바른 보드 자료 선택

더 나은 방열을 위한 또 다른 기술은 열 제거에 가장 적합한 보드 재료를 선택하는 것입니다. 일부 PCB 재료는 극한의 열을 처리하는 데 필요한 특성이 없습니다. 기기가 고온에 노출될 것임을 알고 있다면 방열 특성이 있는 소재를 선택하는 것이 필수적입니다.

폴리이미드 베이스를 사용하는 것은 종종 방열에 좋은 선택입니다. Flex PCB는 더 얇고 유연한 재료를 사용하여 더 큰 표면적 대 부피 비율을 허용합니다. 금속 코어 보드의 한 유형인 알루미늄 PCB는 유전체 층으로 인해 방열을 위한 또 다른 탁월한 선택입니다. 이 층은 열을 흡수하고 열이 효과적으로 분산되는 알루미늄 층으로 전달합니다. 이 알루미늄 PCB는 고전력 애플리케이션에 유용합니다. 고온 프로젝트의 경우 구리 PCB가 최고의 방열 및 열 전도성을 제공합니다.

효과적인 비금속 옵션은 세라믹 PCB입니다. 일반적으로 질화알루미늄이나 알루미나로 만들어진 세라믹 PCB는 높은 내열성과 고주파수 연결이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 열전도율이 높을 뿐만 아니라 열팽창 계수가 낮고 다용성 및 내화학성이 뛰어나 다양한 환경에서 잘 작동합니다.

5. 어레이를 통해 열 사용

열 비아 어레이는 방열을 위한 또 다른 탁월한 선택으로 구리의 면적과 질량을 증가시키는 데 도움이 됩니다. 구리의 질량과 면적을 확장하면 장치의 열 저항이 감소합니다. 열 비아 어레이는 또한 더 나은 전도를 허용하기 때문에 중요한 구성 요소에 대해 더 큰 열 분산을 제공합니다. 열을 발산하고 열 저항을 줄이는 능력으로 인해 기업은 향상된 성능을 달성하기 위해 열원에 가까운 열 비아 어레이를 사용하는 경우가 많습니다.

열 비아 어레이는 PCB에서 방열판을 제거하려는 회사에 널리 사용됩니다. 열 비아 어레이는 특정 애플리케이션에서 패드와 결합하여 장치에서 열을 멀리 전도할 수 있습니다. 이 조합은 PCB의 방열을 개선하는 동시에 방열판의 필요성을 제거합니다.

6. 구리 동전 기술 구현

구리 동전은 PCB에 내장된 작은 구리 조각입니다. 그들은 일반적으로 많은 열을 발생시키는 구성 요소 바로 아래에 배치됩니다. 그들은 구리의 우수한 열전도율을 활용하여 구성 요소에서 방열판으로 열을 직접 끌어냅니다. 구리 동전은 열을 발산하는 좋은 방법이며 대부분의 열을 발생시키는 구성 요소의 수가 적을 때 일반적으로 사용됩니다.

이 현지화된 솔루션은 T-Coin, I-Coin 및 C-Coin을 비롯한 몇 가지 다른 모양으로 제공되며 지역의 모양에 따라 사용할 수 있습니다. 라우팅 후 코인은 PCB 슬롯에 내장되고 긴밀한 연결을 위해 적층 및 금속화됩니다.

7. PCB 레이아웃 최적화

회사에서 PCB를 설계할 때 PCB 레이아웃이 열을 효과적으로 발산하도록 하기 위해 몇 가지 모범 사례에 의존하는 경우가 많습니다. 몇 가지 방법에는 온도에 민감한 부품을 바닥과 같이 장치의 낮은 온도 영역에 배치하고 가열 장치 위에 설치하지 않는 것이 포함됩니다. 설계자는 또한 더 나은 환기를 위해 수평면에 여러 부품을 엇갈리게 배치합니다. 회사에서 PCB 온도를 더 잘 추적하려면 정확한 측정을 위해 가장 뜨거운 영역에 온도계를 둡니다.

우수한 PCB 레이아웃은 과도한 열 축적을 피하기 위해 열원이 서로 가장 멀리 설치되도록 합니다. PCB에 냉각 팬이 있는 경우 설계자는 냉각 팬의 다운스트림에 발열 구성 요소를 배치하고 팬의 업스트림에 발열이 낮은 부품을 설치하는 것도 좋은 생각입니다. 전문 PCB 설계자가 PCB의 공기 순환을 연구하여 공기 흐름을 기반으로 적절한 영역에 고열 발생 장치를 배치합니다.

PCB 요구 사항에 따라 제한된 Millennium Circuits 선택

Millennium Circuits Limited(MCL)에서는 정기적으로 고객에게 탁월한 방열 기능을 갖춘 PCB를 컨설팅하고 공급합니다. 열이 PCB에 어떻게 부정적인 영향을 미칠 수 있는지 알고 있기 때문에 프로토타입 및 엔지니어링 단계에서 고객과 협력하여 고객에게 제공하는 모든 PCB가 필요한 애플리케이션에 적합하고 과열되는 경향이 없는지 확인하는 데 세심한 주의를 기울입니다. 우리는 고객의 요구 사항을 이해하고 사양에 맞는 비용 효율적인 고품질 PCB를 제공하기 위해 시간을 할애하기 때문에 귀하를 도울 수 있다고 확신합니다.

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