高温PCB设计注意事项

印刷电路板是必不可少的电子设备，但有时工程师面临温度限制，这迫使他们不得不跳槽思考。在本文中，我们将对高温电路板的设计进行总体概述，并且一路走来，我们将考虑在这种情况下可能会提供的一些选择。

高温环境的材料选择

在考虑电路本身之前，我们需要考虑将由制造商制造电路板的材料。绝大多数电路板由称为FR-4的材料制成，这是一种可承受90至110摄氏度的玻璃环氧层压板。如果我们的环境低于此阈值，我们通常可以忽略此考虑，而与其他任何设计一样订购电路板，但是如果我们正在为温度超过水沸点的应用进行设计，则需要进行升级我们的板要耐高温FR-4或聚酰亚胺。这些升级的材料可以承受130至260摄氏度，具体取决于制造商和特定材料类型。

此外，传统的含铅焊锡膏的熔化温度约为160至180摄氏度，因此我们需要指导组装人员使用无铅焊锡膏。如果不是这样，我们冒着从面板上掉下来元器件的风险。同样，我们应考虑某些类型的保形涂料，以进一步保护我们的设计免于烘烤。

高温环境下的设计规则

最后，我们可以开始专注于我们的设计了。这是大型挑战开始浮出水面的地方。许多逻辑组件根本无法在极端温度下运行。许多硅芯片无法在高温环境下正常工作，从而形成了无用的电路板。为了确保不会发生这种情况，我们在搜索组件时需要添加温度参数，尤其是在我们的设计需要包括逻辑芯片或微控制器的情况下。大多数供应商搜索工具都具有此选项，但是可用的选项却少得多。

成功挑选组件后，我们需要考虑放置位置。通常，在放置我们的组件时，我们希望将所有发热组件保持尽可能远的距离，即使在正常环境下这些组件不必担心发热。这是因为这些设备将在环境中产生额外的热量。要考虑的部分包括稳压器，大功率电阻器等。

最后，我们可能要考虑我们的外壳。虽然PCB可以设计为适合大多数环境，但在大多数情况下，修改外壳设计以使其隔热是有益的，这对我们很有好处。这不能代替我们已经讨论过的设计考虑因素，但是绝对应该将其视为第一道防线。一些考虑因素可能包括外壳内壁上的绝热，诸如钛和凯夫拉尔之类的温度屏蔽材料，或者在不太极端的情况下包括ABS塑料。

由于元件耗散导致的高温

一些组件需要大量的散热，因此无论其环境如何，我们都应考虑高温组件情况的设计规则。这是广泛设计中的主要问题，因为好的设计的执行会影响可靠性和使用寿命。

就像在加热的环境中一样，最好将产生热量的组件彼此隔开一定距离。总的来说，多个受热部件会导致整个电路板的整体烘烤，从而使我们无法使用设备。另外，始终需要足够的通风。如果我们将板子放在箱子中，并且我们选择的零件会产生大量热量，那么将小箱子风扇与散热器配合使用可以缓解我们的麻烦。风扇的位置也很重要，因为我们希望风扇将冷空气吹到散热器的叶片上以散发热量，从而降低组件的温度。

在我们的整个设计中，战略性地放置通孔还可以帮助对零件进行散热处理。例如，如果我们使用的是平面安装封装，则可以使用多个过孔将零件的热质量附着到接地层。通过在这些通孔中填充导电胶，我们可以获得更高的导热率。实际上，这将整个电路板本身变成了散热器，从而消除了对独立电路板的需求。尽管这并非总是可能的，例如在大多数通孔设计中，但这种技术使我们能够降低成本并减少物料清单中的行项目。

结论

尽管这还不是一个详尽的清单，但是这些实践以及其他实践可以帮助我们创建可以经受高温测试的电路板。尽管这需要大量的实践来完善，但是一般概念非常简单，可以很快地学习，并且在电路设计方面不需要太多的让步。作为工程师，我们总是会遇到困难的设计约束，但是有了这些知识，温度约束就可以大大简化。