Kiểm tra khả năng chịu nhiệt hàn của bảng mạch in

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng về độ an toàn, độ tin cậy và hiệu suất trong bảng mạch in (PCB). Nhiệt độ cao có thể gây trục trặc và hư hỏng vĩnh viễn trong thời gian ngắn. Một số điều kiện có thể gây nóng trong quá trình hoạt động của bảng mạch in. Ví dụ, một thành phần được gắn trên bo mạch có thể tạo ra nhiệt quá mức. Một yếu tố bên ngoài, ví dụ như một thành phần khác trong một hệ thống phức tạp như hệ thống hàng không vũ trụ hoặc ứng dụng y tế, có thể tạo ra nhiệt dư thừa. Nhiệt có thể tích tụ trên thẻ do không đủ thông gió. Hoặc, nhiệt sinh ra trong quá trình lắp ráp, khoan và hàn PCB có thể gây ra ứng suất nhiệt quá mức lên các bộ phận và khiến bo mạch bị hỏng.

Dù nguyên nhân là gì, thì cần quản lý nhiệt để đảm bảo rằng các bảng mạch in có thể chịu được ứng suất nhiệt cao mà chúng chắc chắn sẽ gặp phải. Tại thời điểm này, cần có các kỹ thuật tản nhiệt PCB hiệu quả và các cách để ngăn nhiệt độ PCB tăng lên.

Theo dõi nhiệt độ của bảng mạch in là rất quan trọng vì nhiệt độ cao có thể thay đổi cấu trúc của bảng, làm giảm hiệu suất của bảng hoặc khiến bảng bị hỏng.

Các loại hư hỏng chính do nhiệt độ quá cao trong bảng mạch in gây ra là:

• Mất tính toàn vẹn của cấu trúc: Nhiệt độ quá cao có thể làm hỏng tính toàn vẹn của bảng. Các lớp của thẻ này rất nhạy cảm với sự dao động của nhiệt độ và giãn ra rồi co lại khi chúng quá nóng hoặc quá lạnh. Nhiệt độ quá cao có thể gây cong vênh về chiều dài, chiều rộng và độ dày của các lớp.
• Sự xuống cấp của các đường mạch: Các đường mạch mở rộng và thay đổi hình dạng khi quá nóng. Khi điều này xảy ra, các mạch trở nên dễ bị thay đổi tần số, biến dạng và suy hao phẳng. Trở kháng của dây dẫn cũng có thể bị lệch khỏi giá trị tiêu chuẩn. Đặc biệt, các mạch sóng milimet và mạch vi sóng có các thành phần nhỏ, mỏng manh, dễ bị hư hỏng khi chúng giãn nở và biến dạng ở nhiệt độ cao.
• Tốc độ giãn nở của vật liệu không tương thích: Các tác động có hại được mô tả ở trên được kết hợp bởi thực tế là các vật liệu khác nhau giãn nở với tốc độ khác nhau. Một bo mạch có hai lớp cơ bản: lớp điện môi và lớp kim loại dẫn điện. Vì các lớp này chứa các vật liệu khác nhau nên chúng giãn nở khác nhau khi phản ứng với nhiệt. Do đó, thẻ quá nóng có thể bị hư hại nhiều hơn do các loại lớp khác nhau được tách ra khỏi nhau.
• Oxy hóa: Quá trình oxy hóa các thành phần bảng mạch in cũng là một vấn đề ở nhiệt độ cao. Nếu tài liệu biện chứng tiếp xúc trên thẻ không có lớp phủ mỏng bảo vệ, nó sẽ không được bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa. Trong trường hợp này, vật liệu có thể bị gỉ khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Điều này dẫn đến tổn thất đường truyền và hệ số phân tán cao hơn.

Trước khi đo nhiệt độ trên bảng mạch in, điều quan trọng là xác định nguồn nhiệt chính trên bảng và xác định vị trí cảm biến nhiệt độ. Hầu hết nhiệt sinh ra trên PCB sẽ di chuyển đến cảm biến nhiệt độ thông qua các chân nối đất được kết nối với lớp dưới cùng của bo mạch. Bởi vì các chân được kết nối với đế, nó có điện trở nhiệt thấp nhất so với bất kỳ thành phần nào của bảng giữa cảm biến nhiệt độ và nguồn nhiệt.

Đo nhiệt độ PCB chủ yếu bao gồm ba bước khác nhau:

• Một mặt phẳng tiếp đất được đặt giữa các cảm biến nhiệt độ và nguồn nhiệt.
• Các chân nối đất của mỗi cảm biến nhiệt độ được kết nối với mặt phẳng nối đất của nguồn nhiệt.
• Cần đảm bảo rằng các cảm biến nhiệt độ và nguồn nhiệt ở gần nhau trên PCB.

Bảng mạch in thường được định nghĩa là bảng mạch in có nhiệt độ cao nếu chúng có thể chịu được giới hạn nhiệt độ 150 độ. Một số bảng mạch in ở nhiệt độ cao có thể chịu được nhiệt độ cao hơn, nhưng các bảng được làm từ vật liệu có khả năng chịu nhiệt kém hơn chỉ có thể hoạt động an toàn ở nhiệt độ thấp hơn nhiều.

Trong số rất nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá do tổ chức của chúng tôi cung cấp cho các doanh nghiệp, cũng có các thử nghiệm về khả năng chịu nhiệt hàn của bảng mạch in.