PCB科技 - PCB溫昇和散熱係數

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, 對其進行散熱處理是非常重要的 印刷電路板.

一 印刷電路板溫昇因素分析

印刷電路板溫昇的直接原因是電路功耗設備的存在，而電子設備的功耗水准不同，加熱强度隨功耗大小而變化。

印刷電路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。

在分析印刷電路板電路板的熱功耗時，通常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）分析PCB電路板上的功耗分佈。

2、印刷電路板的結構

（1）印刷電路板的尺寸；

（2）印刷電路板資料。

3.、如何安裝印刷電路板

（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）印刷電路板表面的發射率；

（2）印刷電路板與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）其他安裝結構的傳導。

6、熱對流

（1）自然對流；

（2）強制冷卻對流。

從PCB電路板上分析上述因素是解决印刷電路板溫昇的有效途徑。 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。 只有特定的實際情況才能更準確地計算或估計參數，如溫昇和功耗。

2. PCB 電路板散熱 方法

1、高發熱裝置加散熱器、導熱板

當PCB電路板中的少量元件產生大量熱量（少於3）時，可以向加熱元件添加散熱器或熱管。 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），該散熱蓋（板）是根據加熱裝置在PCB電路板上的位置和高度定制的專用散熱器，或用於散熱的大型平板，在裝置上切割出不同組件高度的位置。 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電路板本身散熱

現時廣泛使用的PCB電路板是覆銅板/環氧玻璃布基板或酚醛樹脂玻璃布基板，以及少量紙基覆銅板。 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方法，幾乎不可能從PCB電路板本身的樹脂中獲得熱量，而是將組件表面的熱量耗散到周圍的空氣中。 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等表面貼裝元件的大規模使用，元件產生的熱量大量傳遞到PCB電路板。 囙此，解决散熱的最佳方法是提高與加熱元件直接接觸的PCB本身的散熱能力。 電路板傳導或輻射。

3、採用合理的佈線設計，實現散熱

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

為了評估PCB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）PCB電路板的絕緣基板。

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、同一印刷電路板上的器件應盡可能根據其熱值和散熱程度進行佈置。 熱值小或耐熱性差的設備（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高氣流（入口）處， 具有較大熱阻或熱阻的設備（如功率電晶體、大規模集成電路等）放置在冷卻氣流的最遠下游。

6、在水平方向上，大功率器件盡可能靠近印刷電路板邊緣，以縮短傳熱路徑； 在垂直方向上，大功率器件盡可能靠近印刷電路板頂部佈置，以减少這些器件對其他器件的影響。 溫度的影響。

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、設備中印刷電路板的散熱主要依靠氣流，設計時應研究氣流路徑，合理配置設備或印刷電路板。 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。

9. 避免PCB電路板上的熱點集中, 盡可能在PCB電路板上均勻分佈電源, 並保持PCB電路板均勻一致的表面溫度效能. 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電路板設計 軟件可以幫助設計者優化電路設計.

10、將功耗和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、當高散熱器件與基板連接時，應盡可能降低它們之間的熱阻。 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，儘量選擇鉛的最大橫截面；

（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）熱傳導路徑中應避免空氣分離。 如果是這種情況，可以使用導熱資料填充。