สีเขียว คณะกรรมการวงจรพิมพ์ (พีซีบี)
วัสดุแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ทนความร้อนได้ในระดับหนึ่ง จะเกิดอะไรขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงเกินขีดจำกัดที่กำหนด? ประสิทธิภาพต้องดำดิ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความถี่สูง นี่คือเหตุผลที่การจัดการความร้อนที่คุ้มทุนอาจเป็นสิ่งสำคัญอันดับหนึ่งของวิศวกร
แน่นอน วัสดุ PCB ที่ทนความร้อนและวงจรที่ออกแบบอย่างพิถีพิถันสามารถทนความร้อนได้ในปริมาณหนึ่ง ขั้นแรก ผู้ออกแบบวงจรควรเข้าใจพารามิเตอร์ต่างๆ ของพฤติกรรมของวัสดุเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
ความร้อนมาจากแหล่งต่างๆ
แผงวงจร ถูกประกอบขึ้นด้วยความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นเพื่อให้มีขนาดเล็กลงและน้ำหนักเบาลง ส่วนประกอบที่ติดตั้งบนแผงวงจรสามารถสร้างความร้อนได้ เช่นเดียวกับแหล่งภายนอก เช่นที่พบในระบบอิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์
ความร้อนทำให้วัสดุส่วนใหญ่ขยายตัว
เนื่องจากความยาวคลื่นที่เล็กกว่าที่ความถี่สูง วงจรไมโครเวฟและโดยเฉพาะอย่างยิ่งคลื่นมิลลิเมตร (30 GHz และสูงกว่า) จึงมีคุณสมบัติขนาดเล็กที่อาจบิดเบี้ยวเมื่อแผงวงจรขยายตัวเนื่องจากความร้อน
การเพิ่มปัญหานี้คือความต้องการการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น เป็นเรื่องปกติที่จะเห็นวงจรที่ออกแบบด้วยวัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงกว่าโดยมีลักษณะวงจรที่เล็กกว่าสำหรับความถี่และความยาวคลื่นเฉพาะ
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุวงจรจะขยายตัว เปลี่ยนรูปแบบของสายส่ง และเปลี่ยนอิมพีแดนซ์ของตัวนำจากค่าที่ต้องการ ผลลัพธ์? การสูญเสียความเป็นเส้นตรง การบิดเบือน และการเปลี่ยนแปลงความถี่เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในมิติของสายส่ง
วัสดุขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกัน
แผงวงจรทำจากวัสดุคอมโพสิต รวมถึงชั้นอิเล็กทริกและชั้นโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า วัสดุผสมเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกันและสุดขั้วที่แตกต่างกัน
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) อธิบายปริมาณการขยายตัวของวัสดุ ในโลกอุดมคติ CTE ของชั้นไดอิเล็กตริกของบอร์ดของคุณมีค่าใกล้เคียงกับทองแดงหรือโลหะนำไฟฟ้าอื่นๆ ที่เคลือบด้วยวัสดุไดอิเล็กทริก จากนั้นวัสดุทั้งสองจะขยายตัวรวมกันที่อุณหภูมิสูง
