高品質の PCB トレース電流容量を備えた 10 の方法

PCBの場合 熱、発生は重要な課題です。過度の熱は PCB の機能に影響を与え、そのコンポーネントを損傷する可能性があります。発熱を処理するには、効果的な放熱が必要です。しかし、部品が日々小さくなるにつれて、余分なものが課題になってきています。熱放散は、ボード自体を通じて自然に発生します。

自然消散だけでは不十分な場合、強制的に消散することもあります。強制的に過剰にするには、ヒートシンク (ファン、ラジエーター)、空気冷却器などを使用できます。これにより、PCB トレースの電流容量が向上します。

PCB ボードを徹底的に目視検査する

PCB を設計するときは、熱放散を最大化することに注意を払う必要があります。 PCB の寿命を延ばすには、熱を適切に放散することが不可欠です。また、PCB が正しく機能していることも確認します。

これは、PCB ボードを検査する最も迅速で簡単な方法です。まず、PCB の電源をオフにする必要があります。ステータスがオフの場合は、調査を続行できます。集積回路の表面に触れてみて、過熱しているかどうかを確認できます。ボードがショートした場合は、焼け跡をチェックできます。これらは、通常の緑色のボードに表示される茶色のマークです。このバーン スポットを使用して、PCB 設計が過熱している場所を特定できます。

赤外線カメラ

肉眼で見えるものは限られています。高熱が発生している場所を発見するには、赤外線カメラも使用できます。

赤外線カメラはサーマルイメージャーとも呼ばれます。これらのカメラは、熱を可視化します。これを使用して、過度の熱を発生する正確な場所を特定できます。これらにより、熱を正確に測定できます。赤外線カメラは、20µm ラインまで焦点を合わせることができるレンズを使用しています。一部のカメラは、レイヤーごとに熱画像を作成します 可視波長画像付き。

赤外線カメラを使用して、良好な PCB と過熱している PCB の熱画像を取得できます。 2 つの画像を比較すると、PCB 上の余分な発熱領域を特定するのに役立ちます。赤外線カメラは、PCB の熱放散能力を分析する上で非常に重要です。これは、PCB トレースの電流容量を管理する優れた方法です。

熱分析

熱分析中、PCB はさまざまな温度で厳密な分析を受けます。この分析は、特定の環境で PCB がどのように動作するかを測定するのに役立ちます。環境の熱は、PCB に大きな影響を与える要因です。ほとんどの PCB はハイテク環境で動作します。

そのため、PCB がさまざまな環境条件でどのように機能するかを確認することが非常に重要です。

PCB を設計するとき、熱解析を使用してさまざまな条件をシミュレートできます。この手法は、熱の問題と熱の密集した領域を特定するのに役立ちます。これらの問題は、設計段階で効果的に処理できます。熱分析は、PCB を構築する前に最適化する上で不可欠です。

電力使用量

PCB の発熱の主な原因は、基板に実装されたコンポーネントの加熱です。電力使用量を考慮すると、2 つの要因が熱放散に影響します。それは、PCB 上の配電と単位面積あたりの消費電力です。熱放散を高めるには、PCB 全体にコンポーネントを適切に配置することが不可欠です。

横方向は、電力使用量の多い機器を端に寄せて配置。垂直方向では、PCB の上部に近い高電力使用デバイスに同意する必要があります。消費電力が大きく、発熱量の多い機器は、冷却機器の近くに配置する必要があります。高発熱部品を端や角から離して配置することも重要です。

それは、高熱装置を冷却するための冷却装置がない限りです。高加熱デバイスは、低加熱デバイスに影響を与え、それらを加熱する可能性があります。適切に配置されていれば、この効果は発生しません。デバイスは、PCB 領域に沿って均等に分散するために、より多くの電力を消費します。電力密度の高い領域を避けることで、一定の表面温度を維持できます。これは、良好な PCB トレース電流容量を持つ優れた方法です。

PCB の対流

PCB には通常、複数のコンポーネントが実装されています。これらのコンポーネントはすべて、動作中に熱くなります。効果的に動作し続けるために、PCB はこの熱を放散する必要があります。熱放散は、自動的に、またはヒートシンクの実装などの強制的な手段によって発生する可能性があります。対流と放射は、溶解が発生する 2 つの方法です。対流とは、コンポーネントからコンポーネントへの熱の移動です。

放射は、媒体を必要としない熱放散です。 PCB は、汚染を増加させる吸収性の高い材料で構成する必要があります。ラジエーターの温度を上げ、アブソーバーの温度を下げると、放射が増加します。対流と輻射が高くなると、PCB の放熱能力に好影響を与えます。

オンライン ヒートシンク計算機の使用

オンラインのヒートシンク計算機は、ヒートシンクを計算するために特別に設計されたソフトウェアです。さまざまなタスクを対象としたさまざまなヒートシンク計算ツールがあります。これらの計算機を操作するために必要なパラメーターはわずかです。たとえば、デバイスが耐えられる最大温度を計算する電卓もあります。最大周囲温度や適用される電力などのパラメーターを提供する必要があります。次に、電卓が最大温度を計算し、デバイスが処理できる制御を行います。

同様の計算機の中には、PCB トレースの電流容量、ヒートシンクのサイズなどを計算するものがあります。これらは無料で入手でき、PCB の最適化に使用できます。

温度感知ダイオードの使用

安価な半導体ダイオードを使用して熱放散を測定することもできます。使用できるダイオードの例としては、1N914‚、1N4148、および 1N400X があります。これらのダイオードは正確な測定値を提供しません。ただし、PCB を介した熱の発生については推定できます。ダイオードは、トランジスタ、トランス、バッテリーなどの部品に取り付けることができます。温度を監視するには、線形温度特性を持つセンサーを使用する必要があります。上記のようなダイオードは、温度を感知するのに適しています。

一般的な PCB コンポーネントのデータシート/テーブルを使用する

データシートは、技術者が技術者のために作る取扱説明書のようなものです。これらには、パーツの動作に関する正確な情報が含まれています。データシートを使用するときは、それが特定の要素の最新のデータシートであることを確認する必要があります。エラーが発生していないことを確認するには、最新のデータシートを参照することが不可欠です。

ほぼすべての部品の詳細な仕様が記載されたデータシートを見つけることができます。これには、ほぼすべてのコンポーネントの熱特性が含まれます。データシートは、PCB の各要素の発熱を把握するのに役立ちます。 PCB トレースの電流容量の管理に役立ちます。この見積もりを使用して、PCB の熱放散を最適化する方法を決定できます。

加重体積有効熱伝導率法

PCB では、1 つのコンポーネントの故障が基板全体の操作性を損なうのに十分です。 PCB コンポーネント間の熱伝導率は一定ではありません。そのため、PCB が高温で確実に動作できるように、優れた熱設計を維持することが不可欠です。 PCB の単位面積あたりの重量は、積層板の銅被覆の厚さを表します。効率的な熱伝導のために、連続した銅経路が必要です。熱伝導率は、PCB のビア数にも影響されます。

PCB 配線温度上昇

トレースは、PCB 周辺で電気を運ぶ経路です。これらのトレースも過熱する可能性があります。 P=I^2R を使用して PCB トレースの温度上昇を計算できます。これは、オームから導き出された式が法則です。

PCB トレースの温度上昇に影響を与える要因は 2 つあります。それらは、PCB トレースの電流容量とトレース幅です。 PCB トレース電流容量は、ビットが運ぶことができる最大電流です。風が強いほど、トレース幅を太くする必要があります。

まとめ

この記事がお役に立てば幸いです。要約すると、過度の熱は PCB の機能に影響を与える可能性があります。したがって、過剰な熱を発生している場所を特定することが不可欠です。 PCB が適切に熱を放散できない場合、ボード全体が故障します。そのため、PCB を設計し、最適な熱放散のためにテストする方法を認識する必要があります。これは厳密なプロセスになる可能性があり、テスト、テスト、さらにテストが必要になります。

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