PCB部落格 - 熱包層印刷電路板原理分析

SMT（表面封裝技術）新增了電子設備的安裝密度，减少了有效散熱面積，嚴重影響了設備溫昇的可靠性。 囙此，對熱力設計的研究是非常重要的。 印刷電路板溫度上升的直接原因是電路功耗器件的存在。 電子設備具有不同程度的功耗，並且加熱强度隨著功耗的大小而變化。 印刷電路板溫度上升的兩種現象：局部溫度上升或大面積溫度上升； 短時溫昇或長時間溫昇。

熱包層印刷電路板

在分析熱包層pcb的功耗時，通常會從以下幾個方面進行分析：

電力消耗：分析組織面積的電力消耗； 分析PCB板上的功耗分佈。

印製板的結構：印製板的尺寸； 印刷電路板的資料。

印製板的安裝方法：安裝方法（如垂直安裝、水准安裝）； 密封條件和與套管的距離。

熱輻射：印刷電路板表面的輻射係數； 印刷電路板和相鄰表面之間的溫差及其絕對溫度。

導熱：安裝散熱器； 其他安裝結構的傳導。

熱對流：自然對流； 強制冷卻對流。

對印刷電路板上的上述因素進行分析是解决印刷電路板溫昇問題的有效方法，並且這些因素在產品和系統中往往是相互關聯和依賴的。 大多數因素都應該根據實際情況進行分析，只有針對特定的實際情況，才能準確計算或估計溫昇和功耗等參數。

熱包層印刷電路板原理

1）資料選擇

由於電流通過加上指定的環境溫度，印刷電路板導體的溫昇不應超過125â（通常使用的典型值。它可能因所選電路板而异）。 由於安裝在印刷板上的組件也會散發一些熱量，從而影響工作溫度，囙此在選擇資料和設計印刷板時應考慮這些因素。 熱點溫度不應超過125â，應盡可能選擇較厚的銅箔。 在特殊情况下，可以選擇熱阻較低的鋁基或陶瓷基板材。 多層板結構的使用有助於熱包覆PCB。 充分利用元件佈局、銅片、開窗、散熱孔等科技，建立合理有效的低熱阻通道，確保PCB順利散熱。

2）散熱通孔設定

設計一些散熱通孔和盲孔可以有效地新增散熱面積，降低熱阻，提高電路板的功率密度。 例如，在LCCC器件的焊盤上設定通孔。 在電路的生產過程中，使用焊料填充電路，從而提高其導熱性。 電路運行過程中產生的熱量可以通過通孔或盲孔快速傳遞到金屬散熱層或設定在背面的銅箔上進行散熱。 在某些特定情况下，帶有散熱層的電路板是專門設計和使用的，散熱資料通常是銅/鉬資料，例如一些模組電源上使用的印刷板。

3）熱包層印刷電路板導電資料的使用

為了降低熱傳導過程中的熱阻，在高功耗器件與襯底之間的接觸表面上使用導熱資料，以提高熱傳導效率。

4）工藝方法

兩側都安裝了設備的一些區域容易出現局部高溫。 為了改善散熱條件，可以在焊膏中加入少量的細銅，在流動焊接後，器件下方的焊點會有一定的高度。 這新增了設備和印刷板之間的間隙，新增了對流散熱。

PCB受到各種類型熱量的影響，可以應用的典型熱邊界條件包括：來自前表面和後表面的自然或強制對流，來自前表面或後表面的熱輻射，從PCB邊緣到設備外殼的傳導，通過剛性或柔性連接器到其他PCB的傳導，從PCB到支架的傳導（螺栓連接或粘接）， 以及散熱片在兩個PCB中間層之間的傳導。 現時，有多種形式的熱類比工具，包括用於分析任意結構的基本熱建模和分析工具，用於系統流動/傳熱分析的計算流體動力學（CFD）工具，以及用於詳細PCB和組件建模的PCB應用工具。 在不影響和有助於提高系統電力性能指標的情况下，基於所提供的經驗證的經驗來加速熱包層pcb。 基於系統和熱分析估計以及器件級熱設計，通過板級熱類比預測熱設計結果，發現設計缺陷，並提供系統級解決方案或更改器件級解決方案。 通過熱效能量測測試了熱設計的有效性，並對該方案的適用性和有效性進行了評估。 通過預測設計量測迴響週期的不斷實踐過程，對熱類比模型進行修改和積累，以加快熱類比的速度，提高熱類比的準確性，補充熱包層pcb的經驗。