Проблемы с конструкцией нагревателя печатной платы

В качестве нагревательного устройства использую медные дорожки, выложенные на плате FR4. Это змеевидная конструкция с медными полосами шириной 0,3 мм и расстоянием между ними 0,2 мм. У меня есть три комплекта дорожек, которые я намерен нагревать при разных температурах, один из которых при 95°C.

При температуре около 85°C плата рядом с гусеницами начинает деформироваться (см. изображение) с выделением дыма из гусениц.Деформированные медные дорожкиДеформированные медные дорожки_2

У меня вопрос: помогает ли увеличение ширины дорожек повысить термостабильность? Кроме того, расстояние между ними тоже играет важную роль?

Помогает ли использование более толстой доски справиться с температурным напряжением? Если нет, то как я могу добавить для него возможность радиатора?

FWIW, я использую транзистор TIP122 с ШИМ-входом для его нагрева. Потребляемый ток около 1,5~2 А.

Какова потеря мощности вашего устройства? Является ли толщина меди 2 унции 0,07 мм и 1,5 мм платой FR-4?
Как вы измеряете температуру?
Доска ФР-4 1 мм. Хотя я не уверен в толщине меди. Не уверен насчет потери мощности устройства. Я использовал TIP122 с питанием 12 В, и устройство потребляло менее 2 А, прежде чем оно начало дымить.
Измеряю температуру приклеенным к гусеницам LM35
Связанный: Этот превосходный справочник - TI Analog Engineer's Pocket Reference - 4-е издание содержит некоторую полезную информацию о токе / падении напряжения / тепле / плавких предохранителях на дорожке печатной платы. Особенно страницы 55-68.

Ответы (2)

Термическая стабильность не является вашей проблемой. Либо ваши дорожки нагреваются сильнее, чем вы думаете, либо ваш субстрат не соответствует FR4. Ваши температуры достаточно высоки, чтобы эпоксидная смола не выдержала и доска начала расслаиваться.

Поскольку у вас есть датчик температуры, прикрепленный к дорожкам, я предполагаю, что ваше измерение температуры является точным. Поэтому я сосредоточусь на субстрате. К сожалению, "FR-4" ничего не говорит о реальных материалах, используемых при изготовлении печатной платы. Это относится только к воспламеняемости — в конце концов, «FR» означает «огнестойкость». Хуже того, FR4 стал общим термином, как Kleenex, и нет никакой гарантии, что любой субстрат с маркировкой FR4 действительно соответствует стандарту. На этом сайте , например, указана непрерывная рабочая температура для FR4 как минимум 285 F (140°C), поэтому настоящий субстрат FR4 должен выдержать вашу ситуацию.

Я бы предложил найти другого поставщика печатных плат.

Вы были правы в обоих случаях! У LM35 была медленная реакция на температурные изменения, И плата на самом деле была не FR4, а бакелитовой - раньше я не знал об этой разнице. Спасибо за помощь!

Вы смешиваете материалы с очень разным термическим сопротивлением. Типичная медная плоскость печатной платы (2 унции 0,07 мм) имеет поперечное тепловое сопротивление 40°C/Вт, а плата 1,5 FR4 — 2400°C/Вт!

Таким образом, боковое тепло проходит через медь, т.е. со сторон печатной платы. Это можно решить, используя большую площадь и короткие пути (относится к тепловому потоку). Таким образом, даже при использовании более толстой платы тепло все равно проходит через медь.

Также на повышение температуры влияют широкие зазоры между медными дорожками.

Двухсторонняя печатная плата поможет, потому что в этом случае тепло будет проходить через плату.

Тщательная разработка позволяет снизить общее тепловое сопротивление до 8°C по сравнению с 160°C.

Повлияют ли более толстые медные дорожки на температурную стабильность? Кроме того, поможет ли в любом случае наличие какого-то радиатора в нижней части платы (алюминий?)?
Мне кажется, я видел несколько нестандартных нагревательных столов для 3D-печати, сделанных с использованием техники медных дорожек, где, как я полагаю, они использовали одностороннюю печатную плату. Хотя я не уверен в других параметрах.
Более толстая медь обратно пропорциональна термическому сопротивлению, но немного прибавляет. Радиатор в нижней части равен второму медному слою (двухсторонняя плата). Прежде всего, это площадь поверхности устройства. Если, например, рассеиваемая мощность составляет 24 Вт, а целевое повышение температуры составляет 95 °C, то площадь меди должна составлять около 25 кв. см, распределенных на большой площади с короткими путями.
@KoushikS: Возможно, вы имеете в виду reprap.org/wiki/PCB_Heatbed ?
@davidcary Не сталкивался с этим (спасибо!). имел в виду это и это
Проблемы с конструкцией нагревателя печатной платы
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v