PCB新聞 - PCB熱設計

電子設備在運行過程中產生的熱量導致設備內部溫度迅速升高. 如果沒有及時散熱, 設備將繼續加熱, 設備將因過熱而發生故障, 電子設備的可靠性會降低. 因此, 散熱是非常重要的 PCB板.

1. 印刷電路板溫昇因素分析

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）短期溫昇或長期溫昇。

在分析PCB熱功耗時，一般從以下幾個方面進行分析。

1、用電量

（1）分析組織面積功耗；

(2) Analyze the distribution of power consumption on the PCB板.

2、印製板的結構

（1）印製板的尺寸；

（2）印製板的資料。

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。

4、熱輻射

（1）印製板表面的發射率；

（2）印製板和相鄰表面之間的溫差及其絕對溫度；

5、導熱

（1）安裝散熱器；

（2）其他安裝結構件的傳導。

6、熱對流

（1）自然對流；

（2）強制冷卻對流。

上述因素的分析從 PCB板 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.

2. PCB板 heat dissipation method

1. 高發熱裝置加散熱器和導熱板

當PCB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PCB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。

2. 通過 PCB板 itself

At present, 廣泛使用的 PCB板 in PCB製造 都是包銅的/環氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材, 使用少量紙基覆銅板. 儘管這些基板具有優异的電力效能和加工效能, 散熱性差. 作為高熱組件的散熱路徑, 幾乎不可能指望PCB樹脂本身的熱量傳導熱量, 而是將部件表面的熱量散發到周圍的空氣中. 然而, 隨著電子產品進入元器件小型化時代, 高密度安裝, 和高熱組件, 僅依靠表面積非常小的部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, 部件產生的大量熱量被傳遞到 PCB板. 因此, 解决散熱問題的最佳方法是提高PCB本身的散熱能力, which is英寸 direct contact with the heating element, 通過 PCB板. 傳輸或發射.

3、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PCB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）PCB的絕緣基板。

4、對於採用自由對流風冷的設備，最好垂直或水准佈置集成電路（或其他設備）。

5、同一印製板上的設備應根據其熱值和散熱程度儘量佈置。 熱值低或耐熱性差的設備（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方（入口處）， 發熱量大或耐熱性好的器件（如功率電晶體、大規模集成電路等）放置在冷卻氣流的最下部。

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、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。

8、設備中印制板的散熱主要依靠氣流，設計時應研究氣流路徑，合理配置器件或印製板。 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。

9. 避免PCB上的熱點集中, 將功率均勻分佈在 PCB板 盡可能多地, 並保持PCB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 PCB設計 軟件可以幫助設計者優化電路設計.

10、將功耗最高、產熱量最高的設備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。

11、當高散熱裝置連接到基板時，應儘量減少它們之間的熱阻。 為了更好地滿足熱特性要求，可以在晶片的底面上使用一些導熱資料（例如一層導熱矽膠），並且可以保持一定的接觸面積，以便器件散熱。

12、器件與基板之間的連接：

（1）儘量縮短設備的引線長度；

（2）在選擇大功率器件時，應考慮鉛資料的導熱性。 如果可能，儘量選擇導線的最大橫截面；

（3）選擇具有更多管脚的設備。

13、設備的包裝選擇：

（1）在考慮熱設計時，注意器件的封裝描述及其導熱性；

（2）考慮在基板和器件封裝之間提供良好的熱傳導路徑；

（3）應避免在熱傳導路徑中使用空氣隔牆。 如果是這種情況，可以使用導熱資料填充。