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高溫PCB設計注意事項
高溫PCB設計注意事項
印刷電路板是必不可少的電子設備，但有時工程師面臨溫度限制，這迫使他們不得不跳槽思考。我們將對高溫電路板的設計進行高層次的概述，并且在此過程中，我們將考慮在這種情況下可能會給您的一些選擇。
高溫環境的材料選擇
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。絕大多數電路板由稱為FR-4的材料制成，FR-4是一種玻璃環氧樹脂層壓板，可以承受90到110攝氏度的溫度。如果我們的環境低于此閾值，我們通常可以不考慮此因素，而與其他任何設計一樣訂購電路板，但是如果我們要設計的應用程序將經歷水沸點以上的溫度，則需要進行升級我們的電路板要耐高溫FR-4或聚酰亞胺。這些升級的材料可以承受130至260攝氏度，具體取決于制造商和特定材料類型。
此外，傳統的含鉛焊錫膏的熔化溫度約為160至180攝氏度，因此我們需要指導組裝人員使用無鉛焊錫膏。如果不是這樣，我們冒著組件從字面上掉下來的風險。同樣，我們應考慮某些類型的保形涂料，以進一步保護我們的設計免于烘烤。
高溫環境下的設計規則
最后，我們可以開始專注于我們的設計了。這是大型挑戰開始浮出水面的地方。許多邏輯組件根本無法在極端溫度下運行。許多硅芯片無法在高溫環境下正常工作，從而形成了無用的電路板。為確保不會發生這種情況，我們在搜索組件時需要添加溫度參數，尤其是在我們的設計需要包括邏輯芯片或微控制器的情況下。大多數供應商搜索工具都具有此選項，但是可用的選項卻少得多。
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，我們希望將所有發熱組件保持盡可能遠的距離，即使在正常環境下這些組件不必擔心發熱量。這是因為這些設備將在環境中產生額外的熱量。要考慮的部分包括穩壓器，大功率電阻器等。
最后，我們可能要考慮我們的外殼。雖然PCB可以設計為適合大多數環境，但在大多數情況下，修改外殼設計以使其隔熱是有益的，這對我們很有好處。這不能代替我們已經討論過的設計考慮因素，但絕對應將其視為第一道防線。一些考慮因素可能包括外殼內壁上的隔熱，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還包括ABS塑料。
由于元件耗散而導致的高溫
有些組件需要大量的散熱，因此無論其環境如何，我們都應考慮針對高溫組件情況的設計規則。這是廣泛設計中的主要問題，因為好的設計的執行會影響可靠性和使用壽命。
就像在加熱的環境中一樣，最好將產生熱量的組件彼此隔開一定的距離。總的來說，多個受熱部件可能會導致整個電路板的整體烘烤，從而使我們無法使用設備。另外，始終需要足夠的通風。如果我們將電路板放在箱子中，并且我們選擇的零件會產生大量熱量，那么將小風扇與散熱片結合使用可以緩解我們的麻煩。風扇的位置也很重要，因為我們希望風扇將冷空氣吹到散熱器的葉片上以散發熱量，從而降低組件的溫度。
在我們的整個設計中，策略性地放置通孔還可以幫助對零件進行散熱，從而散熱。例如，如果我們使用的是平面安裝封裝，則可以使用多個過孔將零件的熱質量附著到接地層。通過在這些通孔中填充導電膠，我們可以獲得更高的導熱率。實際上，這會將整個電路板本身變成了散熱器，從而消除了對獨立電路板的需求。盡管這并非總是可能的，例如在大多數通孔設計中，但這種技術使我們能夠降低成本并減少物料清單中的行項目。