隨著電子設(shè)備性能的不斷提升，散熱問(wèn)題成為了設(shè)計(jì)中不可忽視的一環(huán)。散熱不良不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備性能下降，還可能縮短設(shè)備的使用壽命。以下是十種提高PCB散熱效率的策略。
對(duì)于電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，從而使設(shè)備內(nèi)部溫度迅速上升，如果不及時(shí)將該熱量散發(fā)出去，設(shè)備就會(huì)持續(xù)的升溫，器件就會(huì)因過(guò)熱而失效，電子設(shè)備的可靠性能就會(huì)下降。
在現(xiàn)代電子領(lǐng)域，隨著器件尺寸的不斷縮小和性能的不斷提高，熱管理問(wèn)題日益凸顯，不容忽視。電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，如果處理不當(dāng)，散發(fā)不了，就會(huì)像潛移默化的威脅一樣，悄無(wú)聲息地危及設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命。
電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部溫度迅速升高。如果不及時(shí)散發(fā)這種熱量，設(shè)備會(huì)繼續(xù)發(fā)熱，導(dǎo)致元件因過(guò)熱而失效，從而降低電子設(shè)備的可靠性和性能，如何在源頭驗(yàn)證PCB的可制造性就至關(guān)重要，這也是PCB制造的關(guān)鍵問(wèn)題。
因此，有效管理電路板的散熱至關(guān)重要。PCB的散熱起著至關(guān)重要的作用，所以讓我們討論一些PCB散熱技術(shù)。
廣泛使用的散熱PCB材料包括覆銅環(huán)氧玻璃布基板或酚醛樹(shù)脂玻璃布基板，少數(shù)還使用紙基銅包板。
雖然這些基板具有優(yōu)異的電氣和加工性能，但它們的散熱性很差。作為高發(fā)熱元件的冷卻方式，幾乎不可能依靠PCB樹(shù)脂本身的熱傳導(dǎo)，而是將熱量從元件表面散發(fā)到周?chē)目諝庵小?
但隨著電子產(chǎn)品進(jìn)入元器件小型化、高密度組裝、高發(fā)熱時(shí)代，僅僅依靠元器件的小表面積進(jìn)行散熱是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
同時(shí)，由于QFP和BGA等表面貼裝元件的廣泛使用，電子元件產(chǎn)生的熱量被廣泛傳遞到PCB上。因此，解決散熱問(wèn)題的最有效方法是增強(qiáng)PCB與發(fā)熱元件直接接觸的固有散熱能力，從而允許熱量通過(guò)PCB傳導(dǎo)或散發(fā)。
因此，對(duì)電路板進(jìn)行很好的散熱處理是非常重要的。PCB電路板的散熱是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，那么PCB電路板散熱技巧是怎樣的，下面我們一起來(lái)討論下。
01
通過(guò)PCB板本身散熱目前廣泛應(yīng)用的PCB板材是覆銅/環(huán)氧玻璃布基材或酚醛樹(shù)脂玻璃布基材，還有少量使用的紙基覆銅板材。
這些基材雖然具有優(yōu)良的電氣性能和加工性能，但散熱性差，作為高發(fā)熱元件的散熱途徑，幾乎不能指望由PCB本身樹(shù)脂傳導(dǎo)熱量，而是從元件的表面向周?chē)諝庵猩帷?
但隨著電子產(chǎn)品已進(jìn)入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時(shí)代，若只靠表面積十分小的元件表面來(lái)散熱是非常不夠的。
同時(shí)由于QFP、BGA等表面安裝元件的大量使用，元器件產(chǎn)生的熱量大量地傳給PCB板，因此，解決散熱的最好方法是提高與發(fā)熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力，通過(guò)PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。
1、利用PCB板材的散熱潛力
盡管傳統(tǒng)的PCB板材如覆銅環(huán)氧玻璃布基材在電氣性能上表現(xiàn)出色，但其散熱能力有限。為了應(yīng)對(duì)高功率密度的挑戰(zhàn)，現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)需要考慮板材的熱傳導(dǎo)性能。通過(guò)優(yōu)化板材選擇和布局，可以顯著提高散熱效率。
2、散熱器和導(dǎo)熱材料的應(yīng)用
對(duì)于高功率器件，單純的PCB散熱可能不足以滿(mǎn)足需求。這時(shí)，可以采用散熱器或?qū)岚鍋?lái)輔助散熱。對(duì)于多個(gè)發(fā)熱器件，可以考慮定制散熱罩或平板散熱器，并使用熱相變導(dǎo)熱墊來(lái)提高接觸效率。
3、器件排列的優(yōu)化
在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，應(yīng)根據(jù)器件的發(fā)熱量和耐熱性進(jìn)行分區(qū)排列。將耐熱性差的器件放置在冷卻氣流的上游，而將耐熱性好的器件放置在下游，以實(shí)現(xiàn)更有效的熱管理。
4、走線(xiàn)設(shè)計(jì)的策略
合理的走線(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)于散熱同樣重要。通過(guò)增加銅箔線(xiàn)路和導(dǎo)熱孔，可以提高PCB的熱傳導(dǎo)效率。同時(shí)，計(jì)算PCB的等效導(dǎo)熱系數(shù)，有助于評(píng)估和優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)。
5、布局的細(xì)致調(diào)整
在PCB布局中，大功率器件應(yīng)盡可能靠近邊緣布置，以縮短熱傳導(dǎo)路徑。在垂直方向上，應(yīng)將這些器件布置在上方，以減少對(duì)其他器件的影響。
6、空氣流動(dòng)路徑的規(guī)劃
空氣流動(dòng)是PCB散熱的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮空氣流動(dòng)路徑，合理配置器件，避免在某些區(qū)域形成較大的空域，以促進(jìn)空氣流動(dòng)。
7、敏感器件的安置
對(duì)于溫度敏感的器件，應(yīng)將其安置在溫度較低的區(qū)域，避免直接放置在發(fā)熱器件的上方，并在水平面上進(jìn)行交錯(cuò)布局。
8、發(fā)熱器件的散熱優(yōu)化
將功耗高和發(fā)熱大的器件布置在散熱條件最佳的位置附近，避免將它們放置在PCB的角落和邊緣，除非有額外的散熱裝置。
9、避免熱點(diǎn)的集中
在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免功率密度過(guò)高的區(qū)域，以防止熱點(diǎn)的形成。通過(guò)均勻分布功率，可以保持PCB表面溫度的均勻性。
10、創(chuàng)新散熱技術(shù)的應(yīng)用
除了傳統(tǒng)的散熱方法，還可以探索如熱管、相變材料、微通道冷卻等創(chuàng)新散熱技術(shù)，以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的散熱需求。
下載文檔
