高温 PCB 設計仕様ガイド 規制およびガイドする包括的なガイドラインのセットです PCB設計 高温環境におけるPCBの安定性と信頼性を確保することを目的としています。
概要
電子技術の急速な発展に伴い、電子機器は高温環境で使用されることが多くなってきています。高温環境における電子機器の正常な動作と信頼性を確保するには、特別な高温 PCB 設計仕様が必要です。このガイドは、高温環境における PCB の安定性と信頼性を確保するための、高温 PCB 設計仕様の完全なセットを設計者に提供することを目的としています。
高温PCB材料の選択
- 基板材料: 高温 PCB の基板材料は、優れた高温耐性、良好な機械的強度、および電気的特性を備えている必要があります。一般的に使用される高温基板の材料としては、セラミック基板や金属基板などが挙げられます。このうちセラミック基板は高温耐性に優れていますが、コストが高いため、耐熱性に優れています。金属基板は放熱性能と機械的強度が優れています。
- 絶縁材料: 高温 PCB の絶縁材料は、優れた高温耐性、良好な絶縁性能、および機械的強度を備えている必要があります。一般的に使用される高温絶縁材料には、ポリイミド (PI)、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) などが含まれます。
- 導体材料: 高温 PCB の導体材料は、優れた高温耐性、良好な導電性、およびはんだ付け性を備えている必要があります。一般的に使用される高温導体材料としては、金、銀、銅などが挙げられます。このうち金は高温耐性や導電性に優れていますが、コストが高く、耐高温性に優れています。銅はコストが低く、導電性が優れています。
高温 PCB 設計原則
- 熱設計: PCB 設計では、PCB 温度を下げるために、熱源の分布、熱放散方法、空気の流れなどの要素を考慮する必要があります。具体的な対策としては、部品の合理的な配置、放熱穴の増加、ヒートパイプ技術の採用などが挙げられます。
- レイアウト設計: 高温 PCB レイアウト設計では、「熱バランス」の原則に従い、熱源の集中を避けるために発熱量の高いコンポーネントを PCB 上に均等に配置する必要があります。同時に、熱干渉を最小限に抑えるために、コンポーネント間の熱結合効果を考慮する必要があります。
- 配線設計: 高温 PCB 配線設計では、「短く、真っ直ぐ、そして幅広」の原則に従って、ワイヤー長を短くし、曲げを減らし、ワイヤー幅をできるだけ大きくして、ワイヤー抵抗と温度勾配を低減する必要があります。さらに、電磁干渉や熱放散の問題を軽減するために、配線の交差や過密な配線を避ける必要があります。
- 接地設計: 高温 PCB 接地設計では、最小限の接地抵抗を確保するために「一点接地」の原則に従う必要があります。同時に、多層アース構造を採用し、アース効果と放熱性を向上させます。
- 保護設計：高温基板の保護設計では、防湿、防塵、防食などの対策に注意を払う必要があります。具体的な対策としては、密閉構造の採用や保護塗装の追加などが挙げられます。
高温PCB製造 プロセス
- 基板準備：設計要件に応じて適切な基板材料と厚さを選択し、必要な前処理（洗浄、乾燥など）を実行します。
- パターン転写: 設計された回路パターンをフォトリソグラフィーまたはレーザー印刷によって基板に転写します。このプロセスでは、グラフィックスの精度と解像度の制御に注意を払う必要があります。
- エッチングと膜除去：必要な回路パターンを形成するために不要な銅層または被覆層を除去します。この際、エッチングの速度と深さの制御、膜除去後の表面品質の検査に注意を払う必要があります。
- ソルダーマスク作製：回路パターン上にソルダーレジストを塗布し、外部環境から回路を保護します。このプロセスでは、ソルダーレジストの均一性と密着性の制御に注意を払う必要があります。
- 表面処理：露出した銅表面に表面処理（金メッキ、銀メッキ等）を施し、導電性や耐食性を向上させます。このプロセスでは、コーティングの厚さと均一性の制御、および表面品質の検査に注意を払う必要があります。
- 溶接と組み立て: コンポーネントを PCB にはんだ付けし、必要な組み立て作業を実行します。このプロセスでは、部品の溶接品質と取り付け精度、および構造全体の安定性検査に注意を払う必要があります。
- テストと受け入れ: 溶接された PCB をテストして受け入れ、設計要件と性能指標を満たしていることを確認します。このプロセスでは、試験方法の精度と信頼性、および合格基準の合理性に注意を払う必要があります。
要約と提案
- 高温PCB材料を選択する際には、高温耐性、機械的強度、電気的特性、コストなどの要素を総合的に考慮して、最適な材料の種類と仕様を選択する必要があります。
- 高温 PCB を設計する場合は、高温環境における PCB の安定性と信頼性を確保するために、熱設計、レイアウト設計、配線設計、接地設計、保護設計などの原則に従う必要があります。
- 高温の PCB 製造プロセスでは、基板の準備、パターン転写、エッチングと膜の除去、はんだマスクの製造、表面処理、溶接と組み立て、試験と合格の品質管理と技術要件に注意を払う必要があります。
- 高温PCBの放熱性能と耐用年数を向上させるために、放熱穴やヒートシンクなどの補助放熱構造を追加するなど、追加の対策を講じることができます。熱伝導率の高い素材を使用し、熱伝導経路を最適化。
- 実際のアプリケーションでは、特定のニーズと条件に基づいて詳細な高温 PCB 設計仕様と実装計画を策定し、設計ソリューションの実現可能性と有効性を確保するために十分な実験検証と評価作業を実施することをお勧めします。
高温PCB設計工場
Shenzhen Fumax Technology Co., Ltd. は高温 中国のPCB設計工場、回路基板 PCB アセンブリと設計カスタマイズ開発、部品調達、ソフトウェアプログラミング、SMT パッチング、DIP 溶接、アセンブリテストと塗装などに焦点を当て、ワンストップサービスを提供します。