電路設計 - PCB電路板散熱設計技巧

1、熱設計的重要性

用於電子設備, 運行期間會產生一定量的熱量, 使設備內部溫度快速上升. 如果沒有及時散熱, 設備將繼續加熱, 設備將因過熱而失效. 電子設備效能的可靠性將降低. 因此, 對表面進行良好的散熱處理非常重要 電路板.

其次，分析了印刷電路板的溫昇因素

印製板溫昇的直接原因是電路功耗器件的存在。 電子設備都有不同程度的功耗，加熱强度隨功耗的大小而變化。

印製板中的兩種溫昇現象：

（1）局部溫昇或大面積溫昇；

(2) Short-term temperature rise or long-term temperature rise. 分析時 印刷電路板 熱功率消耗, 一般從以下幾個方面進行分析.

2.1電力消耗

（1）分析組織面積功耗；

（2）分析印刷電路板上的功耗分佈。

2.2印製板的結構

（1）印製板的尺寸；

（2）印製板的資料。

2.3如何安裝印製板

（1）安裝方法（如垂直安裝、水准安裝）；

（2）密封條件和與外殼的距離。

2.4熱輻射

（1）印製板表面的發射率；

（2）印製板與相鄰表面之間的溫差及其絕對溫度

2.5熱傳導

（1）安裝散熱器；

（2）其他安裝結構件的傳導。

2.6熱對流

（1）自然對流；

（2）強制冷卻對流。

從印刷電路板上分析上述因素是解决印製板溫昇的有效途徑。 在產品和系統中，這些因素往往相互關聯和依賴。 大多數因素應根據實際情況進行分析，只有針對特定的實際情況才能更準確地計算或估計溫昇和功耗等參數。

印刷電路板熱設計的幾種方法

1通過印刷電路板板本身散熱

現時，廣泛使用的印刷電路板板是覆銅板/環氧玻璃布基板或酚醛樹脂玻璃布基板，並且使用少量紙基覆銅板。 雖然這些基板具有優异的電學效能和加工效能，但散熱性較差。 作為高熱組件的散熱路徑，幾乎不可能期望印刷電路板樹脂本身的熱量傳導熱量，而是將組件表面的熱量耗散到周圍空氣中。 然而，隨著電子產品已進入元件小型化、高密度安裝和高加熱裝配的時代，僅靠表面積非常小的元件表面散熱是不够的。 同時，由於QFP和BGA等表面貼裝元件的廣泛使用，元件產生的大量熱量被傳輸到印刷電路板板。 囙此，解决散熱問題的最佳方法是通過印刷電路板板提高與加熱元件直接接觸的印刷電路板本身的散熱能力。 被傳輸或發射。

2個高發熱部件加上散熱器和導熱板

當印刷電路板中的少量組件產生大量熱量（少於3）時，可以向加熱設備添加散熱器或熱管。 當溫度無法降低時，可以使用帶風扇的散熱器來增强散熱效果。 當加熱裝置的數量較大（超過3個）時，可以使用大型散熱蓋（板），這是一種根據加熱裝置在印刷電路板上的位置和高度定制的特殊散熱器，或者是一個切割出不同組件高度位置的大型平板散熱器。 散熱蓋整體扣合在部件表面，並與每個部件接觸散熱。 然而，由於組件組裝和焊接過程中高度一致性較差，散熱效果不好。 通常，在元件表面添加軟熱相變熱墊以改善散熱效果。

3對於採用自由對流空氣冷卻的設備，最好垂直或水准佈置集成電路（或其他設備）。

4採用合理的佈線設計，實現散熱

由於板中的樹脂導熱性較差，銅箔線和孔是良好的導熱體，囙此新增銅箔的殘留率和新增導熱孔是主要的散熱手段。

為了評估印刷電路板的散熱能力，有必要計算由具有不同導熱係數的各種資料組成的複合材料的等效導熱係數（九個等式）印刷電路板的絕緣基板。

5同一印製板上的設備應盡可能根據其熱值和散熱程度進行佈置。 低熱值或耐熱性差的設備（如小訊號電晶體、小型集成電路、電解電容器等）應放置在冷卻氣流的最上部（入口處）， 並且具有較大熱量或熱阻的設備（例如功率電晶體、大規模集成電路等）被放置在冷卻氣流的最低部分。

6在水平方向上，大功率器件盡可能靠近印製板邊緣，以縮短傳熱路徑； 在垂直方向上，高功率設備盡可能靠近印製板頂部，以降低其他設備工作時的溫度。 影響

7設備中印制板的散熱主要依靠氣流，囙此設計時應研究氣流路徑，並合理配置設備或印製電路板。 當空氣流動時，它總是傾向於在低電阻的地方流動，囙此在印刷電路板上配寘設備時，避免在特定區域留下較大的空間。 在整個機器中配寘多個印刷電路板也應注意同一問題。

8、溫度敏感裝置最好放置在最低溫度區域（如裝置底部）。 切勿將其直接放在加熱裝置上方。 最好在水平面上錯開多個設備。

9.將功耗最高、產熱量最高的部件佈置在最佳散熱位置附近。 除非附近有散熱器，否則不要在印製板的角落和週邊邊緣放置高溫設備。 在設計功率電阻器時，盡可能選擇較大的器件，並在調整印製板佈局時使其有足够的散熱空間。

10 The RF power amplifier or LED印刷電路板 採用金屬基底.

11避免熱點集中在 印刷電路板, 將功率均勻分佈在 印刷電路板 板 as much as possible, 並保留 印刷電路板 表面溫度效能均勻一致. 在設計過程中，通常很難實現嚴格的均勻分佈, 但必須避免功率密度過高的區域，以防止熱點影響整個電路的正常運行. 如果可能的話, 有必要分析印刷電路的熱效率. 例如, 在一些專業軟件中新增了熱效率名額分析軟體模塊 印刷電路板 設計軟體可以幫助設計者優化電路設計.