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개요
이 PCB톡 이 기사에서는 PCB 온도를 모니터링해야 하는 몇 가지 중요한 이유와 PCB 성능과 수명을 개선하는 데 정확한 측정이 얼마나 중요한지 제시합니다. 신뢰성을 위해서는 온도를 이해해야 합니다. 작은 온도 변동도 영향을 미칩니다. 핵심적인 것부터 시작해 보겠습니다.
PCB 온도
그것은 섭씨 온도로 나타낸 회로 기판의 열 수준입니다. 이것은 PCB가 실제로 제대로 작동하는지 확인하는 데 중요한 사항입니다. 성능과 내구성 때문에 고온의 영향을 받을 수 있습니다. PCB 소재마다 열 한계가 다릅니다. FR-4 보드 예를 들어 최대 110°C의 온도를 견딜 수 있습니다. 위에서 언급한 것보다 더 높은 고온 PCB도 견딜 수 있습니다. 사실 일부는 150°C 이상의 온도를 견디도록 설계되었습니다. 그러나 PCB의 열 한계를 항상 설정하는 것은 사용된 재료입니다.
PCB 온도 측정 방법
뜨거운 지역과 전력 소모가 많은 지역 찾기 IC를 칩에 온도 모니터링이 필요합니다. 이는 문제를 일찍 포착하는 방법입니다. 그러나 이를 수행하기 전에 PCB가 얼마나 많은 열 팽창을 견딜 수 있는지 확인하십시오. 다층 PCB 확인하십시오 CTE의 일치합니다. 재료가 열에 따라 어떻게 팽창하는지 측정하는 척도입니다. 정렬된 층은 팽창 문제를 피하고 내구성을 제공합니다.
열원을 찾아보세요
PCB의 주요 열원이 무엇인지 확인하십시오. 일반적으로 다음과 같습니다. 마이크로 컨트롤러 or 마이크로프로세서. 이것은 온도가 특정 수준으로 올라간 정확한 시점을 알 수 있도록 도와줍니다. PCB 부품 가장 많은 열을 발생시킵니다. 과열과 손상을 방지하려면 모니터링이 필요합니다. 먼저 PCB의 가장 뜨거운 부분을 식별합니다.
PCB 온도 센서가 제자리에 있는지 확인하세요
PCB 온도를 확인하세요 감지기 올바르게 설치되었습니다. 구성 요소는 열에 의해 손상될 수 있으므로 열을 모니터링하는 것이 중요합니다. 표면 또는 보드 장착 센서로 열을 추적할 수 있습니다. 이러한 센서의 실시간 데이터는 과열을 방지하는 데 도움이 됩니다.
접지(GND) 핀 찾기
대략 60%-65%의 열이 이 핀을 통해 센서로 전달됩니다. 가장 낮은 열 저항을 얻습니다. GND 핀, 센서를 올바르게 읽을 수 있습니다. 좋은 연결은 열을 잘 모니터링하는 데 도움이 됩니다.
열 평형을 만들다
접지면은 센서와 열원이 열 평형에 도달할 수 있도록 합니다. 열이 균등하게 퍼지도록 합니다. 온도 판독값을 정확하게 유지하는 것은 다음을 통해 유지됩니다. 열 평형. 으로 열역학 제로법칙 열 평형에 도달한 시스템의 온도가 동일하다는 것을 관찰하면 모니터링이 신뢰할 만합니다.
GND 핀 연결
핀을 연결해야 합니다. 또한 열을 전달하기가 더 쉬워집니다. 센서를 더 잘 읽을 수 있습니다. GND 핀이 연결되면 열 저항이 감소합니다. 접지면 강하게.
근접성을 유지하다
가능한 한 센서를 열원에 가깝게 두십시오. 정확한 판독을 위해 가능한 한 가깝게 두십시오. 이렇게 하면 센서가 열원에서 직접 열을 포착할 수 있습니다. 센서가 많을수록 실시간으로 온도 변화를 모니터링할 수 있습니다.
PCB에 적합한 온도는 얼마입니까?
표준 인쇄 회로 기판
FR4는 대부분의 PCB에 가장 많이 사용되는 소재입니다. 이 소재는 유리 에폭시 라미네이트입니다. 90~110도의 온도를 견딜 수 있습니다. 성능을 위해서는 이 범위를 유지하는 것이 중요합니다. 그러면 손상이 발생할 수 있습니다. 한계를 초과하면.
고온 인쇄 회로 기판
그들은 최대 170도 셀시우스의 유리 전이 온도를 견딜 수 있습니다. 다음과 같은 특수 소재 이 졸라 이들은 IS410과 ISOLA IS420을 사용합니다. 아를롱 85N과 VT-901은 다른 옵션입니다. 이러한 소재는 열에 따른 내구성을 보장합니다.
PCB 트레이스에 허용되는 온도 증가는 얼마입니까?
여러 요소가 작용합니다. 저항, 전류 및 허용 온도 상승이 이러한 매개변수 목록을 완성합니다. 일반적으로 10도 상승 또는 10도 온도 상승만큼 높게 측정됩니다. 이는 주변 온도 25도를 초과합니다. 보드 재료가 허용하는 경우 20°C 상승도 가능합니다. 열 관리 및 에너지 효율성은 이 표준의 결과입니다. 이는 얼마나 더 뜨거워지는지를 나타냅니다. PCB 트레이스 됩니다. 보드를 얼마나 올리고 싶은지 선택할 수 있습니다. 대부분의 응용 프로그램에서는 10도가 안전한 한계입니다.
PCB 온도가 높은 원인
1. 고주파 회로
고주파 회로에서는 종종 고온이 발생합니다. 이는 더 많은 전력과 더 많은 열을 생성합니다. 예를 들어, 무선 주파수 회로. PCB 엔지니어링은 성장하는 속도만큼 성장하고 있습니다. 복잡하지만 여러 가지 이유가 있습니다. 의료 장치, 산업 제품, 스마트폰이 이를 사용합니다. 열이 발생하기 때문에 특별한 설계 기술이 필요합니다.
2. SMD의 부품 간 거리
PCB 온도는 구성 요소 간 거리에 따라 영향을 받습니다. SMD. 표면 실장 디바이스 기능은 관통 홀 구성 요소와 동일하며 구멍을 통해 PCB에 연결됩니다. 즉, 전류를 매끄럽게 합니다. 그러나 SMD와 관통 홀 구성 요소는 적절한 간격이 필요합니다. 너무 멀리 있으면 전류가 도달하는 데 더 오래 걸립니다. 일부 구성 요소는 지연으로 인해 너무 오랫동안 너무 차가워집니다. 따라서 다른 구성 요소는 보상하기 위해 너무 뜨거워질 수 있습니다. 간격 목적으로 중요합니다.
3. 방열판 부품의 부적절한 납땜
관통 구멍 기술을 사용하여 장착합니다. 방열판 구성 요소. 이것들은 PCB에 전원을 공급합니다. 열을 생성할 때 열을 제거해야 하므로 공기 중으로 발산해야 합니다. 올바르게 납땜하지 않으면 열이 발산됩니다. 이로 인해 과열이 발생할 수 있습니다. 다른 구성 요소도 방열판 성능을 방해할 수 있습니다.
4. 부품의 오작동
최대 성능을 위해 각 구성 요소를 선택하십시오. 일부 구성 요소는 실패하면 작동하지 않습니다. 다른 구성 요소에 영향을 미칩니다. 이러한 추가 스트레스는 과열을 일으킬 수 있습니다.
5. 관통 구멍 간섭
전원이 공급됩니다 구멍을 통해 부품 방열판. 열을 발생시키고 공기 중으로 방출합니다. 방열판을 잘못 납땜하면 문제가 발생합니다. 관통 구멍은 다른 부품에 의해 방해받을 수도 있습니다. 여기서 좋은 점은 이러한 부품이 더 많은 열을 발생시킨다는 것입니다.
6. 무연 솔더
높은 PCB 온도는 무연 솔더로 인해 발생할 수 있습니다. PCB는 더 안전한 소재로 이동하고 있습니다. 이는 RoHS 표준의 일부입니다. RoHS PCB are 무연 솔더 위험을 줄이기 위해. 무연 솔더는 흐르기 위해 더 높은 온도가 필요하기 때문에 흐르지 않는 경우가 있습니다. PCB를 가열할 수 있으며 이는 나쁠 수 있습니다.
PCB 온도 모니터링이 중요한 이유는 무엇입니까?
힘의 상실
열이 너무 많이 가해지면 보드의 구조적 무결성이 손상될 수 있습니다. 온도 변화는 민감합니다. PCB 레이어온도가 너무 많이 오르내리면 층이 팽창하고 수축합니다.
회로 경로 간섭
회로 경로에 적용할 수 있는 열의 양이 과도해질 수 있습니다. 회로가 확장되어 모양이 바뀔 수 있습니다. 이러한 변화와 왜곡은 여기에 내재되어 있습니다. 신호 손실이 발생할 수도 있습니다. 표준 50옴 도체 임피던스를 변경할 수 있습니다. 특히 밀리미터파 및 마이크로파 회로는 특히 취약합니다. 작은 구성 요소가 쉽게 손상됩니다.
다양한 재료의 팽창률
인쇄 회로 기판에는 두 가지 주요 유형의 층이 있습니다. 이들은 유전체 층과 전도 층입니다. 각 유형은 다른 재료로 만들어집니다. 그런 다음 가열하면 불균일하게 확장됩니다. 이러한 불균일한 확장은 심각한 문제를 일으킵니다. 층이 서로 분리되기 시작할 수 있습니다. 이러한 과열된 PCB는 훨씬 더 나빠질 수 있습니다. 스트레스를 받으면 층이 깨질 수 있습니다. 이는 회로 경로를 방해하는 균열일 수 있습니다. 보이면 성능 문제도 보일 수 있습니다.
녹과 손상
또한 노출된 유전체 재료를 산화시킬 수 있습니다. 보호용 라미네이트가 없으면 취약합니다. 이 재료는 고온에서 녹이 슬 것입니다. 녹은 정말 심할 수 있습니다. 전송선이 없어질 수도 있습니다. 소산 계수가 더 높을 수도 있습니다. 따라서 회로에서 더 많은 에너지를 낭비하게 됩니다. 이러한 문제는 온도를 확인하여 예방할 수 있습니다.
레이어 분리
PCB 온도를 모니터링하는 것이 중요합니다. 박리. PCB의 층이 박리될 수 있습니다. 이 기호는 구리 트레이스와 기판 사이에서도 발생할 수 있습니다. 솔더 마스크와 그 기본 소재에서도 발생할 수 있습니다. 일부 소재는 다른 소재와 다른 속도로 확장됩니다. 이는 층에 응력을 가합니다. 결국 층이 떨어져 나가기 시작할 수 있습니다. 온도를 안정적으로 유지하면 박리를 방지할 수 있습니다.
PCB의 굽힘 및 비틀림
PCB는 극심한 열에 의해 모양이 바뀔 수 있습니다. 이는 구성 요소, 연결에 스트레스를 줍니다. 따라서 이런 일이 발생하면 납땜 접합부가 깨집니다. 부러지거나 떨어질 수 있습니다. 몇 개의 조각이 완전히 분리될 수 있습니다. 온도를 확인하여 이러한 문제를 방지합니다.
구성 요소의 실패
열은 구성 요소에 따라 다르게 견딥니다. 너무 많은 열이나 너무 많은 추위로 인해 문제가 발생할 수 있습니다. 금이 가거나 변형된 부품이 보일 수 있습니다. 내부 재료도 고장날 수 있습니다. 단락이나 개방 회로가 될 수 있습니다. 온도를 주시하면 이러한 문제를 피할 수 있습니다.
솔더 조인트의 실패
부품과 PCB 연결은 솔더 조인트로 이루어집니다. 이러한 연결은 매우 높은 온도에 의해 손상될 수 있습니다. 높은 열로 인해 솔더가 녹을 수 있습니다. 단락으로 이어질 수 있습니다. 솔더는 낮은 온도에서 취성입니다. 솔더는 취성일 수 있으며 균열이나 파손이 발생할 수 있습니다.
습기 및 응축
응축은 급격한 온도 변화로 인해 발생할 수 있습니다. 이 습기로 인해 단락이 발생할 수 있습니다. 또한 부식 문제가 발생할 수도 있습니다. 갇힌 습기는 추운 온도에서 얼어붙을 수 있습니다. 이는 PCB와 그 구성 요소의 손상을 일으킬 수 있습니다. PCB의 온도 변화를 주시하세요.
PCB 온도를 제어하는 방법
히트 싱크
PCB에서 많은 열이 발생합니다. 이 열은 여러 구성 요소에서 나옵니다. 이 열을 제거할 방법을 찾아야 합니다. 이 경우 방열판이 좋은 해결책입니다. 방열판은 열을 안전하게 제거하는 데 도움이 됩니다. 보드 손상을 방지합니다. 방열판이 없으면 구성 요소가 일찍 고장날 수 있습니다. PCB 전체를 냉각하려면 어떤 유형의 방열판이 필요합니다.
라미네이트
고온 라미네이트는 PCB 온도를 제어하는 데 도움이 됩니다. 손가락이 화상을 입지 않도록 보호합니다. 주요 특성에 따라 라미네이트를 선택합니다. 유리 전이 온도가 더 높은 재료에서 더 많은 보호를 찾을 수 있습니다. 시간을 확인합니다. 박리, 길수록 좋습니다. 습기 흡수도 습한 조건에서 중요합니다. 더 높은 분해 온도에서 더 나은 안전성이 제공됩니다. 더 낮은 z축 팽창률로 인해 손상이 더욱 감소합니다.
플레이트 폭 및 두께
너의 PCB의 두께 열 발산에 영향을 미칩니다. 두꺼운 판은 열을 덜 전달합니다. 즉, 더 많은 열을 보유한다는 뜻입니다. 얇은 판은 열이 더 잘 흐른다는 뜻입니다. 보드를 더 시원하게 만듭니다. 적절한 폭과 두께만 설계에 맞게 선택하면 됩니다. 적절한 치수로 가열 문제를 피할 수 있습니다. 엔지니어링은 최상의 옵션을 선택하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이렇게 하면 PCB가 제대로 작동합니다. 판 두께와 폭은 모두 열을 조작하도록 올바르게 설정됩니다.
팬
팬은 대부분 전자 장치를 냉각하는 데 가장 자주 사용됩니다. 팬은 PCB를 냉각하는 데 도움이 됩니다. 대신 장치에서 열을 밀어냅니다. 동시에 차가운 공기를 빨아들입니다. PCB가 과열되는 것을 방지합니다. 또한 PCB가 오래 지속되는 데 도움이 되는 것은 좋은 공기 흐름입니다. 또한 장치 성능을 향상시킵니다.
재료 및 구성 요소 고려
PCB의 열 제어는 올바른 재료 선택에 달려 있습니다. 무거운 구리 PCB 내열성, 강성 및 내구성이 뛰어납니다. 고온과 전류가 문제가 되지 않으므로 자동차와 비행기에 적합합니다. 그러나 많은 PCB에서 사용하는 FR-4는 난연성이지만 내열성은 그다지 좋지 않습니다. PCB가 FR-4인 경우 열을 최소화하도록 설계하는 것을 두려워하지 마십시오. RF 재료 및 폴리이 미드 과열될 수도 있습니다. RF 보드, PTFE는 흔하게 사용되지만 뜨거워지면 번질 수 있습니다.
CTE 정렬
CTE는 재료가 가열될 때 얼마나 팽창하는지를 반영하는 매개변수입니다. PCB 설계에서 유전체 및 구리 층에서 CTE를 시도하세요. 이렇게 하면 층이 동등하게 성장하고 손상이 훨씬 줄어듭니다. CTE가 정렬되지 않으면 층이 같은 속도로 팽창하지 않습니다. 이로 인해 워크오프 및 조립 문제가 발생할 수 있습니다. 드릴링은 문제가 될 수 있습니다. 과열을 원하지 않으면 CTE가 작은 재료를 선택하세요. CTE가 높고 이상적이지 않습니다. 대신 PTFE에 유리 섬유를 채웁니다. PTFE 세라믹을 채운 CTE와 열 성능이 더 좋습니다.
적절한 간격을 유지하세요
PCB에서 구성 요소의 간격을 파악하는 것은 까다롭습니다. 구성 요소가 너무 가깝다면 크로스토크의 형태로 문제가 발생합니다. 이는 단순히 서로 다른 부품이 서로 다르고 원치 않는 방식으로 상호 작용한다는 것을 의미합니다. 결과적으로 이는 저항 손실이 되어 더 많은 열을 발생시킵니다. 이는 종종 다음과 같은 문제입니다. 고주파 PCB즉, 구성 요소의 간격을 고려해야 한다는 의미입니다.
열 파이프를 올바르게 통합하기
PCB에 히트 파이프를 넣음으로써 열이 관리됩니다. 하지만 구동 파이프는 열을 흡수하고 부품을 보호합니다. 작은 기기에 잘 맞습니다. 기기의 공간이 제한되어 있다면 히트 파이프를 사용하면 다른 문제를 해결할 수 있습니다. 히트 파이프는 암모니아나 물을 운반합니다. 열을 흡수하여 증기로 바꿉니다. 이것은 또한 PCB를 매우 잘 냉각시킵니다. 히트 파이프를 올바르게 사용하면 열 손상을 방지할 수 있습니다.
상대 열 지수 및 최대 작동 온도
상대 열 지수(RTI)는 재료가 열을 처리하는 능력입니다. 재료에서 벗어나도 손상되지 않는 최고 온도를 알려줍니다. 이는 PCB의 최대 작동 온도입니다. 그러나 이러한 숫자를 무시하면 보드가 고장날 수 있습니다. 잘 가열되지 않는 재료를 사용하십시오.
PCB 온도에 대한 FAQ
온도가 너무 높아지면 어떻게 되나요?
50°C 또는 100°C 이상의 온도에서는 문제가 발생할 수 있습니다. FR4 보드에서 당기는 것이 작동하면 구리 트레이스가 있는 보드에서도 작동할 수 있어야 합니다. 그러나 근처 구성 요소도 영향을 받습니다. 온도가 너무 높아집니다. 보드의 무결성이 손상될 수 있습니다. 전력 손실도 발생할 수 있습니다. 때로는 손상을 피하기 위해 온도를 면밀히 살펴야 합니다.
고온이 PCB를 손상시킬 수 있는가?
인쇄 회로 기판은 고온으로 인해 손상될 수 있습니다. 솔더 접합 불량 및 층 분리를 포함한 이러한 문제는 열로 인해 발생합니다. 구성 요소도 손상될 수 있습니다. 대부분의 표준 FR-4 PCB는 130-140°C에서 작동합니다. 세라믹 PCB 350°C 이상의 온도에서 사용할 수 있습니다. 항상 응용 분야에 적합한 재료를 선택하십시오. 솔더 조인트는 열에 의해 손상되기 쉽습니다. 열로 인해 구성 요소가 저하되거나 작동이 중단될 수 있습니다. PCB에 냉간 납땜 접합부, 연결이 끊어졌습니다.
HDI PCB는 PCB 온도에 관해 특별한 주의가 필요합니까?
고성능 및 고밀도 PCB 알다시피 특별한 관리가 필요합니다. 열을 많이 발생시킵니다. 더 나은 열 관리 전략을 사용해야 합니다. 단순히 기본을 냉각하는 것만으로는 충분하지 않을 수 있습니다. 이러한 보드에 종종 필요한 고급 냉각 솔루션을 감안할 때 적절한 보드 맞춤이 필요합니다. 방열판이나 팬을 사용하는 것이 이상적이지 않은 경우 병렬 경로를 고려하세요. 이렇게 하면 적절한 열 관리에서 PCB가 안전합니다. 성능과 수명도 향상됩니다. 설계 시 항상 열 발산을 계획하세요.
PCB가 단시간 동안 한계보다 높은 온도를 견딜 수 있을까?
짧은 노출에도 즉각적인 손상이 발생하지 않을 수 있습니다. 그러나 권장되지 않습니다. PCB는 짧은 시간 동안에도 고온에 의해 손상됩니다. 일반적으로 재료 고장은 장기간 노출로 인해 발생할 수 있습니다. 반복적인 열 사이클로 인해 고장이 증가할 수 있습니다. 회로의 신뢰성을 높이거나 낮출 수 있습니다. 안전한 작동에 필요한 온도 제한이 부과됩니다. PCB의 수명을 늘리는 데 도움이 됩니다. 이를 사용하면 성능과 신뢰성을 유지할 수 있습니다.
맺음말
이 PCBTok 블로그에서 우리는 PCB와 온도 관리에 대한 핵심 질문을 살펴보았습니다. 그런 다음 고온이 PCB를 어떻게 저하시키는지, 그리고 고전력 설계와 관련하여 PCB가 무엇을 살펴봐야 하는지에 대해 이야기했습니다. 또한 PCB가 허용 가능한 최대 온도보다 높은 온도에서 단시간 동안 작동할 수 있는지도 살펴보았습니다.
