PCB科技 - PCB面積越小，功率密度越高

如果我們添加從PCB頂部到底部的通孔連接，會發生什麼？

讓我們分析一下添加通孔連接的情况. 這個 PCB孔 size through hole is approximately 12 mils (0.012 inches). 製造通孔時, 鑽取0.直徑為014英寸的孔，然後用銅板固定, which can increase the copper wall about 1 mil (0.001 inch) thick inside the hole. 電路板也採用Enig電鍍工藝. 這會在銅的外表面新增約200微英寸的鎳和約5微英寸的金.

我們在計算中忽略了這些資料，只使用銅來確定通孔的熱阻。

類型2是計算圓柱管熱阻的公式。

圓柱管熱阻的計算

公式2：計算圓柱管的熱阻

變數L是圓柱管的長度，K是導熱係數，R1是大半徑，R0是小半徑。

對於使用此公式的12密耳（直徑）孔，我們得到r0=6（0.006英寸）、r1=7（0.007英寸）和k=9（鍍銅）。

耳孔的12個表面尺寸, and the surface dimension variable L of the 5:12 ear hole is the length of the through hole (from the top copper layer to the bottom of the copper layer). 電路板上的焊接電源模組沒有電阻層, 但對於其他領域, PCB設計 工程師可能需要在每個通孔頂部放置電阻層, 否則，通孔上方的區域將為空. 由於通孔僅連接到外部銅層, 它的長度是63.4 mils (0.0634 inches).

總通孔長度本身的熱阻為167°c/w，如等式3所示。

計算通孔的熱阻（12密耳）

公式3：計算通孔的熱阻（12密耳）

連接到電路板每層的每個通孔的熱阻。

連接電路板層的通孔部分的熱阻

連接到電路板層的通孔部分的熱阻和更高的功率密度可以在較小的PCB板面積上實現。

注意，更小的PCB板面積可以實現更高的功率密度。 這些值只是通孔本身的熱阻，不認為電路板的每個部分水准連接到周圍資料。 如果我們分析每個電路板的熱阻，並將其與通孔的熱阻進行比較，似乎通孔的熱阻遠高於每層的熱阻，但請注意，一個通孔占電路板面積的1/5000平方英寸。 如果我們决定使用更小的電路板面積，例如0.25英寸x 0.25英寸（是前電路板面積的1/16），圖4中的每個熱阻將新增16倍。 例如，T4和33.4密耳FR4層的熱阻從5.21875°c/w新增到83.5°c/w。僅在0.25英寸x 0.25英寸的區域添加一個通孔，可以將33.4密耳FR4層的熱阻降低近一半（83.5°c/w和90.91°c/w）。 0.25英寸x 0.25英寸塊的面積約為通孔面積的400倍。 那麼，如果你修復該地區的16個洞，會發生什麼？ 與通孔相比，所有平行通孔的有效熱阻將降低16倍。 圖7比較了每個0.25英寸x 0.25英寸電路板層與16個通孔的熱阻。 0.25英寸x 0.25英寸電路板的33.4凸耳厚FR4層的熱阻為83.5°C/w。

16個平行通孔的等效熱阻為5.6821°c/w。

這16個通孔佔用的面積不到0.25英寸x 0.25英寸電路板面積的1/25，但可以顯著减少從頂部到較低層的熱阻連接。

熱阻比較

為了比較熱阻，請注意，當熱量通過孔向下流動並到達另一層，特別是另一個銅層時，它將水准擴散到資料層。 添加越來越多的通孔最終會减少這種影響，因為從一個通孔水准擴散到附近資料的熱量最終會從另一個方向（從另一個通孔）到達熱量。 isl8240meval4z評估板的尺寸為3英寸x 4英寸。 電路板的頂層和底層有2盎司銅，兩個內層各有2盎司銅。

以較小的功耗實現更高的功率密度 PCB板面積. 為了使這些銅層工作, 電路板有917個通孔，直徑為12耳. 所有通孔有助於將熱量從功率模組傳播到銅層.