PCB廠家講解PCB板的熱設計

電子設備運行過程中產生的熱量使設備內部溫度迅速升高。 如果熱量不及時散發，設備的溫度會持續升高，元件會因過熱而失效，電子設備的可靠性會下降。 因此，對電路板進行加熱非常重要。

一、PCB溫升因素分析

PCB溫升的直接原因是電路功耗器件的存在，電子器件都有不同程度的功耗，且發熱強度隨功耗的不同而不同。

PCB溫升的兩種現象：

(1)局部溫升或大面積溫升；

(2)短時間升溫或長時間升溫。

在分析PCB熱功耗時，一般從以下幾個方面進行分析：

1. 電力消耗

(1)分析單位面積的耗電量；

(2)分析PCB上的功耗分布。

2.印制板的結構

(1)印制板尺寸；

(2)印制板材料。

3.印制板安裝方法

(1)安裝方式(如立式安裝、臥式安裝)；

(2)密封狀況及距外殼的距離。

4.熱輻射

(1)印制板表面輻射系數；

(2)印制板與相鄰表面的溫差及其絕對溫度；

5.熱傳導

(1)安裝散熱器；

(2)其他安裝結構的導通。

6.熱對流

(1)自然對流；

(2)強制對流冷卻。

對PCB的上述因素進行分析，是解決PCB溫升的有效途徑。 這些因素在產品和系統中通常是相互關聯和依賴的。 大多數因素應根據實際情況進行分析。 只有針對具體的實際情況，才能正確計算或估算出溫升、功耗等參數。

二、電路板冷卻方式

1.高發熱體加散熱器及導熱板

當PCB中發熱能力較大的元件較少（小于3個）時，可在發熱元件上加散熱器或傳熱管。 當溫度無法降低時，可以使用帶風扇的散熱器來增強散熱效果。 當加熱裝置較多（3個以上）時，可采用較大的散熱罩（板）。 它是根據PCB板上發熱器件的位置和高度定制的專用散熱器，或者可以在大型平板散熱器上挑選不同的元件高低位置。 將隔熱罩整體扣在元件表面，并與各個元件接觸散熱。 但由于組裝、焊接時元件一致性差，散熱效果不佳。 通常會在元件表面添加軟質熱相變導熱墊，以提高散熱效果。

2、通過PCB散熱

目前廣泛使用的PCB板是覆銅板/環氧玻璃布基板或酚醛樹脂玻璃布基板，也有少數紙基覆銅板。 盡管這些基板具有優異的電氣和加工性能，但散熱性較差。 作為高發熱元件的散熱方式，它們很難指望從PCB本身的樹脂傳導熱量，而是將熱量從元件表面散發到周圍空氣中。 然而，隨著電子產品進入小型化、元件高密度安裝、高發熱組裝時代，僅僅依靠表面積很小的元件表面進行散熱是不夠的。 同時，由于QFP、BGA等表面貼裝元件的大量使用，元件產生的大量熱量被轉移到PCB板上。 因此，解決散熱的最佳方法是提高與發熱元件直接接觸的PCB本身的散熱能力，通過PCB板傳導或散發。

3、采用合理的布線設計，實現散熱

由于片材中的樹脂導熱性能較差，而銅箔線路和孔是熱的良導體，因此提高銅箔殘留率和增加導熱孔是散熱的主要手段。

為了評估PCB的散熱能力，需要計算PCB絕緣基板的等效導熱系數（9eq），PCB是由多種不同導熱系數的材料組成的復合材料。

4、對于采用自然對流空氣冷卻的設備，集成電路（或其他器件）最好縱向或橫向布置。

5、同一印制板上的元件應根據其發熱量和散熱程度盡可能分區排列。

 發熱量低或耐熱性差的元件（如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容器等）應放置在冷卻氣流的頂部（入口），發熱量高的元件應放置在冷卻氣流的頂部（入口）。 值或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）應放置在冷卻氣流的底部。

6、水平方向上，大功率器件應盡量靠近印制板邊緣布置，以縮短傳熱路徑； 在垂直方向上，大功率器件應盡可能靠近印制電路板頂部布置，以減少這些器件在工作時對其他器件溫度的影響。

7、對溫度敏感的器件應放置在溫度最低的區域（如設備底部），不要放置在發熱器件的正上方。 多臺設備應在水平面上錯開布置。

8、設備內印刷電路板的散熱主要依靠氣流，因此設計時應研究氣流路徑，合理配置器件或印刷電路板。 空氣流動時，總是傾向于流向阻力小的地方。 因此，在PCB上配置元器件時，要避免在某一區域留有較大的空間。