현대 전자 분야에서 장치의 크기가 계속 작아지고 성능이 향상됨에 따라 열 관리 문제는 점점 더 중요해지고 있으며, 이는 간과할 수 없는 문제입니다. 한 현명한 사람이 말했듯이, "기술 발전은 종종 열 방출과 함께 이루어진다." 전자 장치 작동 중 발생하는 열은 제대로 처리하고 방출하지 않으면 눈에 띄지 않는 위협처럼 작용하여 장비의 안정성과 수명을 조용히 위협할 수 있습니다. 끊임없이 변화하는 디지털 세상에서 PCB(인쇄 회로 기판) 냉각의 핵심 기술을 숙달하는 것은 전자 장치의 신뢰성 향상을 보장할 뿐만 아니라 기술 선두를 선도하는 데 필수적인 요소입니다.
전자 장치는 작동 중 일정량의 열을 발생시켜 장치 내부 온도가 급격히 상승합니다. 이 열이 신속하게 방출되지 않으면 장치가 계속 가열되어 과열로 인한 부품 고장을 초래하고, 결과적으로 전자 장치의 신뢰성과 성능이 저하됩니다. 따라서 회로 기판의 방열을 효과적으로 관리하는 것이 매우 중요합니다. PCB의 방열은 매우 중요한 역할을 하므로, PCB 방열을 위한 몇 가지 기술에 대해 살펴보겠습니다. 방열에 널리 사용되는 PCB 소재로는 구리 피복 에폭시 유리 섬유 기판이나 페놀 수지 유리 섬유 기판이 있으며, 소수는 종이 기반 구리 피복 기판을 사용하기도 합니다. 이러한 기판은 우수한 전기적 및 가공 특성을 가지고 있지만 방열 성능이 좋지 않습니다. 발열량이 높은 부품의 냉각 방법으로 PCB 수지 자체를 통한 열전도에 의존하는 것은 거의 불가능하며, 부품 표면에서 주변 공기로 열을 방출하는 방식을 사용합니다. 하지만 전자 제품이 소형 부품, 고밀도 조립, 그리고 고발열 시대로 접어들면서, 부품의 작은 표면적에만 의존하여 방열을 하는 것은 충분하지 않습니다. QFP, BGA와 같은 표면실장형 부품의 사용이 확대됨에 따라, 전자 부품에서 발생하는 열은 PCB로 광범위하게 전달됩니다. 따라서 방열 문제를 해결하는 가장 효과적인 방법은 발열 부품과 직접 접촉하는 PCB의 고유 방열 성능을 향상시켜 PCB를 통해 열을 전도 또는 발산시키는 것입니다.
자유 대류 공기 냉각을 사용하는 장비의 경우, 집적 회로(또는 기타 부품)를 수직 또는 수평 방향으로 배치하는 것이 바람직합니다. 잘 설계된 배선 구조를 통해 효율적인 방열을 달성하기 위해서는 구리 트레이스 유지력을 높이고 열 비아를 통합하는 것이 주요 방법입니다. 기판 재료 내 수지의 열전도율이 낮기 때문에 구리 트레이스와 비아는 효과적인 열 전도체 역할을 합니다. PCB의 방열 성능을 평가하려면 PCB 절연 기판에 사용되는 다양한 열전도율을 가진 복합 재료의 등가 열전도율을 계산해야 합니다. 동일한 인쇄 회로 기판의 부품은 발열량과 방열 성능에 따라 구역별로 배치해야 합니다. 소신호 트랜지스터, 소규모 집적 회로, 전해 커패시터와 같이 발열량이나 내열성이 낮은 부품은 냉각 공기 흐름(입구) 상류에 배치해야 합니다. 전력 트랜지스터나 대형 집적 회로와 같이 발열량이 높거나 내열성이 우수한 부품은 냉각 공기 흐름의 하류에 배치해야 합니다. 수평 방향으로는 열 전달 경로를 단축하기 위해 고전력 소자를 인쇄 회로 기판 가장자리에 가깝게 배치해야 합니다. 수직 방향으로는 다른 부품의 온도에 미치는 영향을 최소화하기 위해 고전력 소자를 인쇄 회로 기판 위쪽에 배치해야 합니다. 소자 내부 인쇄 회로 기판의 열 발산은 주로 공기 흐름에 의존합니다. 따라서 설계 단계에서 공기 흐름 경로를 연구하고 부품이나 인쇄 회로 기판을 전략적으로 배치하는 것이 중요합니다. 공기는 이동 시 저항이 낮은 영역으로 흐르는 경향이 있으므로 인쇄 회로 기판에 부품을 배치할 때 특정 영역에 큰 빈 공간이 생기지 않도록 하는 것이 중요합니다. 어셈블리 내에 여러 인쇄 회로 기판을 구성할 때도 동일한 사항을 고려해야 합니다. 온도에 민감한 부품은 온도가 가장 낮은 영역(예: 소자 하단)에 배치하는 것이 좋습니다. 열을 방출하는 부품 바로 위에 배치하지 마십시오. 여러 부품을 다룰 때는 수평면에 서로 엇갈리게 배치하는 것이 좋습니다. 전력 소비가 가장 높고 발열량이 가장 큰 부품은 최적의 방열 위치 근처에 배치하십시오. 근처에 방열 장치가 배치되어 있지 않은 경우, 발열량이 높은 부품을 인쇄 회로 기판의 모서리와 가장자리에 배치하지 마십시오. 전력 저항기를 설계할 때는 가능하면 더 큰 부품을 선택하고, 인쇄 회로 기판 레이아웃을 조정할 때 충분한 방열 공간을 확보하십시오.PCB에서 핫스팟의 집중을 최소화하고 PCB 전체에 전력을 최대한 고르게 분배하여 균일하고 일관된 표면 온도 성능을 유지하십시오. 설계 과정에서 엄격한 균일 분배를 달성하는 것은 종종 어려운 일이지만, 전력 밀도가 지나치게 높은 영역은 피하는 것이 필수적입니다. 이러한 예방 조치는 회로의 정상 작동에 악영향을 미칠 수 있는 핫스팟 발생을 방지하기 위한 것입니다. 조건이 허락한다면 인쇄 회로의 열 에너지 분석을 수행하는 것이 필수적입니다. 오늘날 일부 전문 PCB 설계 소프트웨어에 포함된 열 에너지 지수 분석 소프트웨어 모듈은 설계 엔지니어가 회로 설계를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 현대 첨단 기술 분야에서 PCB 열 관리 기술의 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. 훌륭한 건축가가 고층 빌딩을 설계할 때 안정성을 고려해야 하는 것처럼, 전자 엔지니어도 회로 기판을 설계할 때 열의 흐름과 분산에 중점을 두어야 합니다. 적절한 레이아웃, 적절한 방열 소재 선택, 그리고 최신 설계 도구를 최대한 활용함으로써 전자 장치 내에 완벽한 "온도 제어 시스템"을 구축하여 각 부품이 적정 온도에서 효율적으로 작동하고 눈부신 광채를 발산할 수 있습니다. 인류 문명이 혁신을 통해 번영하듯, 전자 기술 또한 열 관리를 통해 끊임없이 발전하고 있습니다. 기술 분야에서 우리 모두 힘을 모아 더욱 지능적이고 효율적이며 신뢰할 수 있는 전자 세상을 만들기 위해 끊임없이 노력합시다!전자 기술 또한 열 관리를 통해 끊임없이 발전하고 있습니다. 기술 무대에서 우리 모두 힘을 합쳐 더욱 지능적이고 효율적이며 신뢰할 수 있는 전자 세상을 만들기 위해 끊임없이 노력합시다!전자 기술 또한 열 관리를 통해 끊임없이 발전하고 있습니다. 기술 무대에서 우리 모두 힘을 합쳐 더욱 지능적이고 효율적이며 신뢰할 수 있는 전자 세상을 만들기 위해 끊임없이 노력합시다!
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