PCB熱伝達

プリント回路基板（PCB）は、動作時に熱を発生します。熱による損傷を防ぐには、このエネルギーを確実に放散させるための適切な熱流技術が必要です。

熱伝達の基本

基本的なレベルでは、熱伝達に関する議論には、温度と熱流という2つのトピックが含まれます。温度は利用可能な熱エネルギーのレベルを表し、熱流はある場所から別の場所への熱エネルギーの移動を表します。

微視的には、熱エネルギーは分子の運動エネルギーに直接関係しています。材料の温度が高いほど、その分子の熱攪拌が大きくなります。運動エネルギーが多い地域では、運動エネルギーが少ない地域に渡されるのが普通です。

異なる温度で2つの領域間を移動する熱を効果的に調整するいくつかの材料特性があります。これらには、熱伝導率、材料密度、流体速度、および流体粘度が含まれます。これらの特性が合わさって、多くの熱伝達問題の解決が非常に複雑になります。

熱伝達のメカニズム

熱伝達メカニズムは、大きく3つのカテゴリに分類できます。

伝導。分子の運動エネルギーが多い領域は、分子エネルギーが少ない領域に熱エネルギーを送ります。これは、伝導として知られる分子の直接衝突によって発生します。金属では、ある領域から別の領域に輸送されるエネルギーの一部は、伝導帯電子によっても運ばれます。

対流。電子機器で熱が発生すると、伝導によって領域に輸送されます

その後、流体に移されます。そのプロセスは対流であり、流体は空気や従来の水などの気体の形をとることができます。

放射線。すべての材料は、温度によって決定される量の熱エネルギーを放出します。温度が均一な場合、放射線束は物体間で平衡状態にあり、熱エネルギーの交換はありません。このバランスは、温度が変化し、熱エネルギーが高温の領域から低温の領域に輸送されると変化します。

熱伝達のためのPCB設計手法

PCBの熱管理に関しては、いくつかの手法を使用できます。オプションは次のとおりです。

• ヒートシンク。 この技術は、導電率の高い大きな金属片を使用します。これらの部品は、熱を発生し、より多くの表面積を空気にさらす部品に付着します。この設定により熱抵抗が低下し、冷却ファンを使用すると、熱の流れがさらに向上します。
• 銅を注ぐ。 未使用の領域を金属で埋めて金属を接地すると、PCB内のすべてのコンポーネントが簡単に接地に接続されます。
• サーマルビア。 多くの場合、銅の注入で使用され、サーマルビアは銅とPCBコンポーネントへの経路を作成します。
• 銅で満たされたビア。 熱伝達を改善するために、ビアに銅を充填することができます。
• より高い熱伝導率の材料。 アルミニウムのような材料;セラミック;および銅コアは、PCBの熱伝導率を向上させるために使用されます。

PCB内の安定した熱流を促進すると、効率的な電気的性能と長い寿命が期待できます。

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