Wärmemanagement
Eine Leiterplatte erzeugt Wärme, die kontrolliert werden muss. Unter Wärmemanagement versteht man die Werkzeuge und Technologien, die eingesetzt werden, um ein System innerhalb seines Betriebstemperaturbereichs zu halten. Dies ist vor allem bei Beleuchtungsgeräten, Prozessoren, Netzteilen, Adaptern oder Elektromotoren der Fall, die ein hohes Drehmoment erzeugen müssen.
Welche Arten von Impedanz-Designs können wir auf Leiterplatten finden?
Konzeption
Die Vergrößerung der Abstände zwischen den Leitungen einer Leiterplatte kann eine gute Option sein, um die Wärme im Schaltkreis zu kontrollieren. Aber der Markttrend geht dahin, die Größe der Geräte zu reduzieren, die Komponenten zu miniaturisieren, die Größe der Leiterplatten zu verringern usw. Diese Lösung ist bei dem aktuellen Trend oft nicht einfach zu verwenden.
Kühlkörper
Ein Kühlkörper wird an der Leiterplatte oder dem Bauteil befestigt und sorgt für eine hohe Wärmeableitung. Das Metall leitet die Wärme von der Schaltung ab und bietet eine größere Kontaktfläche mit der Umgebung (Rippen), um die Wärme zu übertragen.
Thermische Vias / Pfad
Thermische Durchkontaktierungen werden unter dem Bauteil durch die Leiterplatte gebohrt. Vias, die beschichtet oder nicht beschichtet sein können, führen Frischluft zu und leiten die Wärme ab. Beschichtete Durchkontaktierungen sind effizienter, da Kupfer mehr Wärme speichern kann.
Kupferinlays/Eingebettet
Kupferinlays sind große Kupferstücke, die im Inneren der Durchkontaktierungen platziert werden. Diese Kupfermasse hält die Temperatur länger niedrig, denn je mehr Masse, desto länger dauert es, bis sie sich erwärmt. Ein kleiner Topf mit Wasser braucht zum Beispiel weniger Zeit zum Kochen als ein großer Topf. Das Kupferinlays wirkt außerdem wie ein Heizkörper und bietet mehr Oberflächenkontakt mit der Umgebung. Kupfer kann auch im Inneren der Leiterplatte vergraben sein. Dies wird als eingebettetes Kupfer bezeichnet.
Flüssigkeitsgekühlte Systeme
Bei einigen komplexen Systemen, wie z. B. leistungsstarken Servern oder Computern, können Ingenieure einen flüssigkeitsgekühlten Kreislauf verwenden, der wie ein Kühlsystem im Auto funktioniert. Die Flüssigkeit zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf, entzieht der Leiterplatte Wärme und wird in einem Kühler in Kontakt mit einem Lüfter oder bei Raumtemperatur gekühlt.
Schwerkupfer
Die meisten Leiterplatten sind für Anwendungen mit niedriger Spannung oder geringer Leistung ausgelegt, aber der Bedarf an Geräten mit hoher Leistung wächst. Die schwere Kupfertechnologie wurde entwickelt, um die Strombelastbarkeit zu erhöhen, die Temperaturbeständigkeit zu verbessern und die Größe der Produkte zu verringern, ohne dabei das Risiko eines Ausfalls einzugehen. Während Standard-Leiterplatten Leiterbahnen mit einer Dicke von ½ bis 3 oz/ft2 aufweisen, kann schweres Kupfer Leiterbahnen von bis zu 20 oz/ft2 enthalten.
Verwendung von Kontrollkupons für eine präzise PCB-Impedanzkontrolle
Der typische Testcoupon ist eine ca. 200 x 30 mm große Leiterplatte mit exakt demselben Leiterbahnaufbau wie die Hauptleiterplatte. Die Leiterbahnen sind so ausgelegt, dass sie dieselbe Breite und dieselbe Schicht aufweisen wie die kontrollierten Leiterbahnen der Hauptschaltung. Dies ist der beste Weg, um ein gutes Ergebnis zu gewährleisten. Der Testcoupon vermeidet zusätzliche Pads oder Änderungen, die die Impedanz der Leiterplatte beeinflussen könnten. In Fällen, in denen die Schichtstoffdicke spezifiziert ist, wird der Hersteller die Leiterbahnbreite anpassen, um den Wert der Impedanz zu erreichen. Dieser Coupon wird mit geeigneten Testgeräten getestet und geprüft.
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