При выборе толщины следа, необходимого для подачи определенного количества тока на печатную плату, ответ зависит от того, насколько повышение температуры вы готовы принять. Это приводит дизайнера к трудной ситуации, когда он пытается решить, насколько разумно повышение температуры. Общие практические правила допускают повышение температуры не более чем на 5 ° C, 10 ° C или 20 ° C, в зависимости от того, насколько вы хотите быть консервативным. Эти цифры кажутся удивительно небольшими по сравнению с максимальным повышением температуры силовых транзисторов, интегральных схем, силовых резисторов или других рассеивающих тепло компонентов, которое может составлять 60 + ° C. В чем причина этих цифр?
Возможные причины, о которых я подумал:
- Максимальная температура материалов печатных плат. Для большинства материалов типа FR4 это около 130 ° C. Даже с учетом очень консервативной температуры окружающей среды (внутри шасси), равной 65 ° C, это все равно позволит еще повысить температуру на 65 ° C.
- С учетом дальнейшего повышения температуры компонентов. Если SMT MOSFET собирался увидеть повышение температуры, например, на 80 ° C, вы бы не хотели запускать его на 40 ° C выше температуры окружающей среды из-за температуры окружающей печатной платы. Тем не менее, это кажется слишком специфичным для конкретной ситуации, чтобы составлять эмпирическое правило. Например, в случае утопленного в тепло сквозного отверстия МОП-транзистора тепловой поток вверх по выводам представляет собой часть теплового потока, проходящего через радиатор, поэтому температура печатной платы не должна быть главной проблемой. Даже с деталями SMT у меня может быть тонкий след, который рассеивает много тепла по большей части своей длины, но затем расширяет этот след до того, как он достигает компонента.
- Термическое расширение материалов печатных плат. По мере нагрева печатной платы материалы будут расширяться. Если разные части платы подвергаются воздействию разного количества тепла, это может привести к изгибу платы, что может привести к растрескиванию паяных соединений. Однако, учитывая, что печатные платы регулярно подвергаются более высоким температурным перепадам, чем это из-за рассеивания мощности в компонентах, установленных на них, это не похоже на ответ.
- Устаревшие стандарты. Возможно, предельные значения 5/10/20 ° C были придуманы много лет назад и более не применяются к современным материалам для печатных плат, но все продолжают следовать им, не задумываясь об этом. Например, возможно, старые материалы из фенольной плиты были менее терпимы к теплу, чем современные стеклопластики.
Иными словами, скажем, я обнаружил, что повышение температуры на 20 ° C слишком ограничивает мой дизайн. Если вместо этого я решу разрешить повышение температуры до 40 ° C, могу ли я столкнуться с проблемами краткосрочной или долгосрочной надежности?
Бонус указывает любому, кто может ссылаться на стандарты, обосновывающие цифры, или у которых есть исторические доказательства того, почему эти цифры были выбраны.