淺談PCBA制造中的激光閃光分析設(shè)計(jì)

當(dāng)我第一次學(xué)習(xí)電子和電路設(shè)計(jì)時(shí)，我經(jīng)常聽(tīng)到老工程師說(shuō)好的工程師也是非常好的技術(shù)人員。換句話說(shuō)，僅了解電路板的性能目標(biāo)并創(chuàng)建電路布局以實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)是不夠的。此外，您還必須了解董事會(huì)的構(gòu)建方式以及原因。不用說(shuō)，我發(fā)現(xiàn)這是正確的，因?yàn)槿绻谠O(shè)計(jì)過(guò)程中不考慮這些問(wèn)題，那么在制造過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題。

在制造和操作過(guò)程中，PCB的最大問(wèn)題或威脅之一就是熱量。具有諷刺意味的是，熱量是制造過(guò)程中不可或缺的一部分，尤其是在將組件焊接到板上的裝配過(guò)程中。實(shí)際上，對(duì)于表面貼裝技術(shù)，使用回流焊爐，并且電路板要經(jīng)受相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。

評(píng)估電路板將要承受的溫度是好的PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)方面，它需要了解熱量的分布方式以及電路板溫度變化或熱擴(kuò)散率。該參數(shù)主要取決于電路板的材料及其厚度，并且通常通過(guò)應(yīng)用激光閃光分析（LFA）來(lái)確定。在首先明確定義要確定的熱擴(kuò)散率之后，讓我們看看如何為PCB制造LSA。然后，我們將準(zhǔn)備提出一種將這種熱管理納入設(shè)計(jì)過(guò)程的方法。

了解PCBA的熱擴(kuò)散率

除非處理高功率PCB，否則熱量管理通常不是主要考慮因素，因?yàn)樵诖蠊β蔖CB上，散熱或散熱至關(guān)重要。這確實(shí)非常重要；但是，這只是良好的熱管理的一方面。為了獲得更好，更全面的觀點(diǎn)，定義一些術(shù)語(yǔ)可能很有幫助。

PCB熱管理?xiàng)l款：

散熱

散熱是從電路板上去除多余熱量的過(guò)程。有許多技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。包括使用大功率部件的散熱器和地理位置優(yōu)越的散熱孔。散熱是運(yùn)行期間的主要散熱問(wèn)題。

熱分布

對(duì)于PCB組裝，必須升高電路板的溫度。如果使用無(wú)鉛焊料，則這些溫度可能約為250°C（482°F）。與PCB操作（目標(biāo)是盡可能快地消除多余的熱量）相反，制造過(guò)程中確保熱量的均勻分布是獲得高質(zhì)量焊點(diǎn)的目的。

熱擴(kuò)散率

除非人為強(qiáng)迫或泵送，否則熱量總是從較高的溫度傳遞到較低的溫度。熱擴(kuò)散率是電路板發(fā)生這種轉(zhuǎn)移的速率。

從這些定義中，我們可以看到，熱擴(kuò)散率是在操作過(guò)程中以及在制造過(guò)程中進(jìn)行分配時(shí)耗散的重要參數(shù)。現(xiàn)在，讓我們看看如何為制造確定此參數(shù)。

用于PCB制造的激光閃光分析？

激光閃光分析（LFA）設(shè)備

在上圖中，顯示了用于執(zhí)行LFA的設(shè)備的示例。圖中的示例代表了板材。該測(cè)試通常在封閉的機(jī)器中進(jìn)行，并通過(guò)軟件分析結(jié)果。關(guān)注的參數(shù)是熱擴(kuò)散率，可以使用以下公式確定：

（1）α= K /（?c p）

α是熱擴(kuò)散率

k是熱導(dǎo)率，

?是材料密度，

c p是比熱容。

等式的所有變量。（1）與溫度有關(guān)。這允許確定溫度升高時(shí)的變化。有了這些數(shù)據(jù)，就可以為您的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的熱分析，從而實(shí)現(xiàn)有效的熱管理。

PCBA制造中的激光閃光分析設(shè)計(jì)

LSA的結(jié)果可用于確保針對(duì)您的制造過(guò)程優(yōu)化所選的板材料和PCB布局。另外，可以使用Cadence的Celsius Thermal Solver來(lái)完成包括電熱協(xié)同仿真在內(nèi)的綜合熱管理策略。

Cadence攝氏溫度求解器

如上所示，攝氏溫度允許您評(píng)估電路板的熱分布，也可以將其與電氣分析結(jié)合起來(lái)以計(jì)劃您的散熱策略。

Cadence的PCB設(shè)計(jì)和分析平臺(tái)是一個(gè)先進(jìn)的綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，可為您提供集成設(shè)計(jì)，SI / PI分析和熱管理。借助Allegro，您可以優(yōu)化制造設(shè)計(jì)，并更快，較高質(zhì)量地制造電路板。
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