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电路板为什么需要热管理?

2024.05.11 10:22:42   Clicks

高达55% 的电子电路板故障是由热量引起的


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大多数电子产品(例如功率晶体管、CPU 和功率二极管)都会产生大量热量,为了延长这些电子产品的工作寿命并提高可靠性,可能需要考虑这些热量。

在工作过程中,电子元件的温度会升高,直到器件内部产生的热量等于散失到周围环境的热量,并且器件达到平衡。该温度可能足够高,足以显着缩短组件的保质期,甚至导致设备发生故障。

温度升高的结果会影响集成电路中的有源和无源器件的操作。如果温度升高足够高,被加热的有源或无源器件可能无法正常工作,甚至完全失效。此类故障包括热失控、结故障、金属化故障、腐蚀、电阻漂移和电迁移扩散。因此,最大限度地减少电子封装中的温度升高至关重要。



是什么导致电子封装温度升高?


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提高功率密度和电流

对更高性能处理器的永不满足的需求导致所有细分市场的功耗稳步上升,例如移动和高性能台式机以及服务器和工作站。微处理器中不断增加的功率密度和电流水平一直是主要热源,并引起人们对片上热点以及封装和互连焦耳热进行热管理的担忧。



PCB 表面元件密度更高  

电子电路板热管理引起关注的另一个原因是,电子工业领域正在见证手持设备和家用电器越来越薄、越来越小的趋势。这就是为什么 PCB 变得更加紧凑,电子 PCB 上组件之间的空间越来越近,使得热量更难从 PCB 组件中转移出来。



那么如果散热器不够用怎么办呢?



通过散热器最大化与冷却介质的接触面积


通过散热器最大化与冷却介质的接触面积




限制工作温度的一种方法是人为地增加表面积。这是通过将金属散热器连接到设备来完成的。散热器的选择非常重要,因为结果取决于许多因素,包括散热器材料、尺寸、导电率、设计以及将其粘合到 PCB 上的粘合剂。

空气是热的不良导体,因此界面将提供热障,限制设备的热损失效率。为了克服这种影响,使用了导热化合物。

导热材料旨在填充器件和散热器之间的间隙,从而降低两者之间边界的热阻。这会导致散热器的热量损失更快,并降低设备的工作温度。在电子领域,这些导热化合物被称为热界面材料-TIM。



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