高温设计的路由挑战
关键的外卖
看看高温电路板被用于哪些行业，以及一些不同的热挑战是什么。
一些设计方法，将有助于高温板。
您的PCB设计工具如何帮助您进行高温PCB设计。
您如何利用设置设计规则来确保您的路由尽可能顺利地进行?
我们越来越多地看到电路板在高温和/或高温环境下工作
任何一个在炎热的夏天赤脚走在人行道上的人，都知道在小路上找到最酷的地方踩的重要性。你要避开明显的热点，试着降落在一些草地上，如果有人在给院子浇水，朝着正在聚集的凉爽水坑走去。当设计一个在高温下工作的印刷电路板时，我们需要以同样的心态来处理它——找到最酷的方式来放置和布线电路板。
由于现代电子产品需要更快的电路和更大的功率，它们也被用于越来越恶劣的环境中。这些场景的结合将推动板材料的工作公差，找到新的方法来战胜高温是设计师的最佳利益。这里有一些高温设计的路由挑战，以及一些关于如何创建可以处理这些高温的PCB的想法。
了解高温电路板
多年来，大多数电子产品都在标准温度下工作，不需要特别的热考虑。不过，随着设备性能和当前规格的提高，这种情况正在发生变化。即使是以前不被认为是高温电子产品的产品，如计算机，现在也开始跨越高温门槛。此外，还有一些行业的电子产品运营环境比其他行业要高。其中包括:
天然气和石油例如这个行业对高温电子产品的需求有三方面。首先，在作业的钻井部分，钻井设备由传感器和地质导向电子设备监控和指导。其次，电子仪器被用来测量诸如放射性和磁共振等性质，以便地质学家评估钻孔的状况。第三，在生产过程中，在井眼内使用额外的仪器来监测压力、温度和振动，以控制材料的泵送。这些都是关键路径电子器件，一个故障可能会在时间和金钱上造成极大的损失。
航空电子设备随着飞机发展的不断发展，对下一代电子设备的需求也在不断增加。一个常见的改进是，过去在飞机上使用的笨重线束和连接器现在正被直接控制电子设备所取代。虽然这大大减轻了飞机的重量，但也使电子设备更接近发动机和其他热源。
汽车当前位置汽车工业也越来越多地使用机电和机电系统来取代老式的机械和液压系统。与飞机一样，这使得电子设备比过去更接近热源。
在更高的工作温度或更热的环境下运行的电路板，或两者兼有，在制造时需要特别考虑。这可以包括使用不同的锡膏，不会融化在较高的温度和不同的板材料。
电路板的工作温度由其Tg等级(玻璃化转变温度)定义。FR-4是大多数电路板中使用的标准材料，在玻璃开始从固体状态变为液体状态之前，其Tg额定工作温度可达130至140摄氏度。由于电路板工作温度和环境温度超过这些温度，因此需要考虑除FR-4外的材料，如圣易S1000-2、ARLON 85N、ITEQ IT-180A等。这些材料将提供抵抗高温以及热应力和冲击。
除了制造工艺和材料，工程师还需要设计更高的温度。让我们来看看这意味着什么。
元件放置、电源走线和电源平面在PCB热管理中都很重要
满足高温设计路由挑战的基本设计原则
对于在较高温度下工作的电路板，PCB设计师需要考虑的第一件事是他们将使用的组件类型。许多标准组件并不是为在极端高温下工作而设计的，它们的性能达不到规格，或者在这种温度下就会失效。设计人员在寻找这些设计中使用的组件时需要包括温度评级，以防止电路板故障。
下一步是考虑如何在板上放置组件。重要的是要在运行热的部件之间保持尽可能多的距离，以防止在电路板上产生高热区。大功率电阻和稳压器等电源组件会产生大量热量，当多个部件聚集在一起时，会产生额外的热量。虽然电源的各个部分必须保持彼此接近，但不同的电源应该尽可能地分散开来，以在电路板上实现热平衡。在这里使用PCB设计系统，如Cadence Allegro，可以通过设置特定的隔离区和其他设计约束来管理组件的位置，从而真正提供帮助。
我们的设计还需要考虑其他方面。使用通孔将热量传导到电路板的电源和地平面是一种，而修改系统插框以包括隔热是另一种。在设计中添加散热器以帮助运行热的组件也很重要，冷却风扇是帮助散热的另一种方式。最后，还有路由方面的考虑也会有所帮助。
高温印刷电路板上的跟踪路由
您将在高温PCB上执行的许多跟踪路由将与您已经执行的类似。您需要准备路由的设计，设置层堆叠要求，添加设计规则，并尽可能地路由单板请看这个链接．高速设计规则仍然需要遵循，这需要建立设计规则和约束条件。
需要更多注意的是如何布线电源痕迹。你会想要确保保持大电流路径尽可能短，并保持他们从其他敏感电路。高功率电路需要更多的铜来传导这种功率散热．当涉及到能量和热量时，越宽越好。太窄的跟踪可能导致性能下降。
在高温设计中PCB布线的另一个领域是电源和地平面的构造。带通孔的电路板上的大铜平面有助于从热设备中去除热量。当这些平面连接到板的外层时，热量有更大的机会被拉出板并进入周围的环境。
关键是要记住，你的飞机还需要服务于信号和电源完整性的需要，通过提供清晰的返回路径，以及隔离的噪音电源，如所述这份白皮书．在这里，设计师的技能是最需要设计的动力平面，以实现所有这些目标，同时也处理热量。幸运的是，在PCB设计工具中有一些功能可以提供帮助。
像Cadence的IR Drop Vision这样的工具将有助于创造能量和地平面
设计工具如何发挥作用
要帮助设计用于高温操作的电路板，您可以采取的第一步是最大限度地使用您的设计规则和约束。确保你的电源和接地痕迹在你需要传导热量和电源的宽度指定。您可以使用的另一个很棒的工具是在线组件浏览器，例如统一组件搜索Cadence的原理图系统。使用此工具，您可以在搜索过滤器中定义不同的组件参数，以找到最适合电路板热需求的部件。
您还应该使用模拟和分析工具来帮助您创建设计。的红外滴视Allegro中的分析工具将帮助您制作电源和地面平面，以确保您在电路板设计中获得所需的电源覆盖。此外，还有许多其他特性和工具可以帮助您管理热在你投入生产之前，你的设计的方方面面。
你需要最好的PCB设计系统为了响应当今在更高温度和更热环境下工作的电子产品的要求。Allegro PCB Designer是你一直在寻找的设计系统，它将为你提供正确完成工作所需的工具。
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