É adequado usar uma camada interna como um leito térmico se eu quiser aquecer meu PCB multicamada?

Eu preciso projetar um circuito para aquecer minha PCB. Existem muitas maneiras de construir esse circuito. Mas aprendi com o post " Aquecimento de placas de circuito impresso em um ambiente de baixa temperatura " que talvez eu possa usar traços como aquecedor.

Minha primeira idéia é usar uma camada interna como uma cama de aquecimento e colocar vestígios de cobre lá. Pesquisei na Internet por um tempo, mas não consigo encontrar nenhuma nota de aplicativo ou qualquer discussão sobre este tópico.

Então, minha pergunta é: é bom ou adequado usar a camada interna como uma cama de aquecimento? Se não, alguma desvantagem?

(Não estou familiarizado com o processo de fabricação de placas PCB. Portanto, não tenho tanta certeza se posso colocar traços na camada interna)

— billyzhao
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Ideia fascinante. Eu não posso ver por que ele não iria funcionar, contanto que você rotear seu traço aquecedor em torno de quaisquer vias, thru-buracos, etc.

— Nick Johnson

Idéia legal. Eu me pergunto, no entanto, se você teria que tomar medidas para garantir que o aquecimento seja uniforme. Se houver um componente grande e pesado em um canto da placa, talvez você precise concentrar os vestígios de aquecimento lá para que não haja gradientes de temperatura muito acentuados. Não sei se existe algum perigo associado ao aquecimento irregular, mas posso ver onde pode estar - mas alguém que realmente conhece a física / mecânica das placas de PC teria que dizer.

— JRE

É tudo sobre gradientes de calor. Se eles são pequenos o suficiente para todos os materiais, não há com que se preocupar.

— PlasmaHH

@PlasmaHH: Então é muito difícil lidar com gradientes de calor? Porque parece que ninguém fez experimentos relacionados e publicou artigos.

— billyzhao

@billyzhao: Eu já vi isso em vários lugares, embora não conheça nenhuma publicação. A maneira como você lida com os graduadores de calor é não exceder um limite específico.

— PlasmaHH

Respostas:

Eu acho que você poderia fazer isso. Sugira trilhas serpentinas que não formam uma bobina para que o campo magnético não seja especialmente forte. Você pode blindar eletrostaticamente com um plano de aterramento, mas o campo magnético passará por tudo, portanto, se você tiver circuitos sensíveis, poderá ser necessário filtrar o PWM para algo mais parecido com CC (não é grande coisa, apenas alguns indutores e capacitores) .

A espessura do cobre, a resistividade e a gravação de traços finos não são tão bem controladas, mas +/- 20% não é grande coisa em um aquecedor (e você pode conseguir isso repetidamente).

Pessoalmente, eu usaria um termistor SMT barato para o sensor, assumindo que você deseja controlar apenas uma temperatura. Basta colocá-lo e ele vai funcionar. Haverá emoção suficiente para que o aquecedor funcione bem.

Aqui está um exemplo de um padrão usado em um aquecedor de filme comercial:

insira a descrição da imagem aqui

O seu teria que correr pelos buracos, mas se você os usasse em vias cegas, isso poderia ser minimizado.

— Spehro Pefhany
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Obrigado. Eu escolhi um termistor adequado. A corrente percorrida pelos traços é diretamente de uma fonte de energia CC. Então talvez eu não precise considerar o campo magnético, certo?

— billyzhao

Sim, só deve afetar as coisas momentaneamente quando você a alterna. Você pode adicionar alguma histerese para que ela não mude com muita frequência (ou oscile por causa de alguns pequenos comentários imprevistos).

— Spehro Pefhany

Você pode até fazer um longo traço em espiral em alguns lugares e usá-los como sensores térmicos. Isso exigirá um pouco de experimentação, mas pode funcionar muito bem para construir uma placa de temperatura controlada assim. O desvio térmico na resistência do cobre é de apenas 3,9 * 10 ^ -3; portanto, se você puder fazer um traço de 10 ohm a 20 graus C, será de cerca de 12,3 ohm a 80 graus C. Certamente uma diferença detectável, mas não a mais fácil.

(você pode usar a calculadora na parte inferior desta página )

Você também pode colocar alguns módulos PTC ou NTC em uma das superfícies :-) Mas isso é menos impressionante / mágico :-P

Como o @PlasmaHH sugere em um comentário, você deve tomar cuidado para não começar a bombear energia para impedir que ocorram grandes diferenciais. Se você adicionar quantidades baixas a médias de energia à camada intermediária, essa energia poderá ter tempo para se dissipar uniformemente.

Você pode ajudar na dissipação da energia deixando cobre entre os vestígios de aquecimento que podem transportar o excesso de calor de um ponto sem componentes para um ponto com muitos. Você pode ajudá-lo ainda mais colocando o aquecimento entre dois planos de energia quase sólidos, mas não espero que isso seja necessário. A condutividade térmica dos materiais FR4 também é bastante decente.

Apenas não retire o cobre que você não precisa para aquecer, isso ajudará muito, e se você puder conectá-los a um traço ou avião seguro do solo: Antes de tudo, isso conduzirá o calor para aquele avião , o que ajuda, mas também evita ressonâncias e outras coisas quando você inicia o PWM no aquecedor.

— Asmyldof
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Boa idéia de usar os vestígios como sensores - você pode até combinar os dois e medir a resistência dos vestígios de aquecimento para determinar como estão quentes.

— johnson.

@NickJohnson O que você pode fazer pela corrente que você força, de fato, mas seria um efeito médio composto ao longo do comprimento, a menos que você localize a produção de calor. Isso também tem vantagens se você puder sacrificar alguns pinos extras em um controlador, para permitir o aquecimento local mais ou menos.

— Asmyldof

Então você quer dizer que minha ideia é prática?

— billyzhao

@billyzhao Traduzindo a resposta de Asmyldof: "Sim, e aqui estão algumas idéias de como torná-lo melhor e evitar possíveis problemas".

— JRE

Eu não recomendaria o PWM no aquecedor, você estaria induzindo todos os tipos de ruído elétrico em seus circuitos. Você precisa calcular a quantidade de energia necessária para manter uma determinada temperatura da PCB e aplicar um pequeno DC por um período muito longo, para fornecer essa energia.

— Guill