PCB设计用(yòng)于制造业中激光闪光的分(fēn)析

2020-03-20

当我第一次學(xué)习電(diàn)子和電(diàn)路设计时，我经常听到老工程师说好的工程师也是非常好的技术人员。换句话说，仅了解電(diàn)路板的性能(néng)目标并创建電(diàn)路布局以实现这些目标是不够的。此外，您还必须了解董事会的构建方式以及原因。不用(yòng)说，我发现这是正确的，因為(wèi)如果在设计过程中不考虑这些问题，那么在制造过程中可(kě)能(néng)会出现许多(duō)问题。

在制造和操作过程中，PCB的最大问题或威胁之一就是热量。具有(yǒu)讽刺意味的是，热量是制造过程中不可(kě)或缺的一部分(fēn)，尤其是在将组件焊接到板上的装配过程中。实际上，对于表面贴装技术，使用(yòng)回流焊炉，并且電(diàn)路板要经受相当長(cháng)的一段时间。

 评估電(diàn)路板将要承受的温度是好的PCB设计的一个方面，它需要了解热量的分(fēn)布方式以及電(diàn)路板温度变化或热扩散率。该参数主要取决于電(diàn)路板的材料及其厚度，并且通常通过应用(yòng)激光闪光分(fēn)析（LFA）来确定。在首先明确定义要确定的热扩散率之后，让我们看看如何為(wèi)PCB制造LSA。然后，我们将准备提出一种将这种热管理(lǐ)纳入设计过程的方法。   

 了解PCBA的热扩散率

除非处理(lǐ)高功率PCB，否则热量管理(lǐ)通常不是主要考虑因素，因為(wèi)在大功率PCB上，散热或散热至关重要。这确实非常重要；但是，这只是良好的热管理(lǐ)的一方面。為(wèi)了获得更好，更全面的观点，定义一些术语可(kě)能(néng)很(hěn)有(yǒu)帮助。

 PCB热管理(lǐ)条款：

  散热

散热是从電(diàn)路板上去除多(duō)余热量的过程。有(yǒu)许多(duō)技术可(kě)以实现这一目标。包括使用(yòng)大功率部件的散热器和地理(lǐ)位置优越的散热孔。散热是运行期间的主要散热问题。

 热分(fēn)布

对于PCB组装，必须升高電(diàn)路板的温度。如果使用(yòng)无铅焊料，则这些温度可(kě)能(néng)约為(wèi)250°C（482°F）。与PCB操作（目标是尽可(kě)能(néng)快地消除多(duō)余的热量）相反，制造过程中确保热量的均匀分(fēn)布是获得高质量焊点的目的。

   热扩散率

除非人為(wèi)强迫或泵送，否则热量总是从较高的温度传递到较低的温度。热扩散率是電(diàn)路板发生这种转移的速率。

从这些定义中，我们可(kě)以看到，热扩散率是在操作过程中以及在制造过程中进行分(fēn)配时耗散的重要参数。现在，让我们看看如何為(wèi)制造确定此参数。

用(yòng)于PCB制造的激光闪光分(fēn)析？

 

激光闪光分(fēn)析（LFA）设备

在上图中，显示了用(yòng)于执行LFA的设备的示例。图中的示例代表了板材。该测试通常在封闭的机器中进行，并通过软件分(fēn)析结果。关注的参数是热扩散率，可(kě)以使用(yòng)以下公式确定：

（1）α= K /（⍴c p）

α是热扩散率

    k是热导率，

    ⍴是材料密度，

    c p是比热容。

等式的所有(yǒu)变量。（1）与温度有(yǒu)关。这允许确定温度升高时的变化。有(yǒu)了这些数据，就可(kě)以為(wèi)您的设计实现准确的热分(fēn)析，从而实现有(yǒu)效的热管理(lǐ)。   

PCBA制造中的激光闪光分(fēn)析设计

LSA的结果可(kě)用(yòng)于确保针对您的制造过程优化所选的板材料和PCB布局。另外，可(kě)以使用(yòng)Cadence的Celsius Thermal Solver来完成包括電(diàn)热协同仿真在内的综合热管理(lǐ)策略。

 

Cadence摄氏温度求解器

如上所示，摄氏温度允许您评估電(diàn)路板的热分(fēn)布，也可(kě)以将其与電(diàn)气分(fēn)析结合起来以计划您的散热策略。

Cadence的PCB设计和分(fēn)析平台是一个先进的综合系统设计工具，可(kě)為(wèi)您提供集成设计，SI / PI分(fēn)析和热管理(lǐ)。借助Allegro，您可(kě)以优化制造设计，并更快，较高质量地制造電(diàn)路板

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