熱通孔
關注創建者：海ing 創建時間：2019-03-27
熱通孔的實例教程
PCB設置合理的通孔對于器件散熱非常關鍵，如果僅設置PCB的覆銅率而不設置通孔對仿真結果影響非常大，經過實踐發現Flotherm內部對于通孔的處理有特殊的處理方法，可以根據需求主動等效模擬，具體方法為
由于在制作過程中物體溫度會發生變化，導致通孔伸縮隨之發生變化引起物體產生應力。當應力達到一定值時會造成物體的損傷值過大，從而是連接失效。不同形狀通孔以及填充物對封裝熱應力的影響不同，本案例只分析圓柱形通孔填充銅的情況。
分析人：技術鄰-異色天空
參考論文：《硅通孔三維封裝熱應力的分析》
模型：
結果：
等效應力
徑向應力
軸向應力
剪切應力
在這種方法中，板本身內部裝有一個熱交換器。 由于不需要外部散熱器或冷板，因此減少了 PCB 組裝步驟和最終產品的重量。 但是這些冷卻器需要在冷卻通道周圍具有非常高的熱通孔密度。
冷卻風扇
在本文中介紹了幾種冷卻方法，如散熱器、熱管、熱通孔等。所有這些技術都通過傳導來交換熱量，這在很多情況下是不夠的。 冷卻風扇采用對流熱傳遞方法，為設計人員提供了一種非常有效的方法來將熱量從組件中帶走。
風扇的效率取決于從設備中排出特定體積空氣的能力以及放置風扇的兼容性。 設計人員在選擇風扇時必須考慮摩擦、尺寸、噪音、成本、操作、功率要求等因素。 但風扇的主要目的是推動一定量的空氣，這意味著容量是選擇冷卻風扇的優越因素。
焊接濃度
PCB 設計人員有兩種選擇來避免焊料溢出。 第一個是將通孔的直徑減小到0.3mm以下。 通孔越小，通孔內液態焊料的表面張力就能夠更好地抵抗焊料上的重力。
第二種選擇是稱為帳篷的過程。 它涉及用阻焊層覆蓋通孔的焊盤，以防止焊料流下通孔。
珀耳帖熱泵/熱電冷卻器 (TEC)
是時候升級到先進的 PCB 冷卻技術了。 熱電冷卻或 Peltier 熱泵方法使用 Peltier 效應進行冷卻。 珀爾帖效應與熱蒸汽的產生相反。 這些設備可以將組件冷卻到低于環境溫度。
TEC 用于應將組件溫度保持在特定水平的情況。 例如 CCD 相機（電荷耦合器件）、激光二極管、微處理器、夜視系統等。TEC 提供準確的溫度控制和更快的響應。 設計人員可以將 TEC 與空氣冷卻或液體冷卻技術結合使用，以擴展高功率耗散處理器的傳統空氣冷卻限制。
展開 了解如何以適當的精度和速度對散熱通孔建模，從而為極具競爭性的印刷電路板熱設計流程助力
在電子產品設計中，進行印刷電路板 (PCB) 熱管理以確保組件足夠冷卻，對于可靠性而言至關重要。對于緊湊設計的需求以及成本的縮減推動設計創意階段產生準確、提早的冷卻選項評估。
本次網絡研討會介紹 PCB 中廣泛使用的通孔、金屬化孔如何幫助 PCB 熱管理改進關鍵組件周圍的散熱。了解如何使用電子產品冷卻仿真軟件 Simcenter Flotherm XT 準確而迅速地對散熱通孔進行建模，以滿足不同設計階段的需求。仿真研究演示將介紹 PCB 設計上熱通孔相對于其他設計因素的選項、優勢和局限。
敬請參加本次網絡研討會并了解以下內容：
散熱通孔如何輔助 PCB 上的散熱
如何在開發過程中對散熱通孔進行建模，即簡單到明確的詳細方法
安裝于帶有散熱通孔的 PCB 上的組件示例模型所應用的方法
演講人：
保羅·布萊斯 (Paul Blais)：西門子 Mentor 業務部
約翰·威爾遜 (John Wilson)：西門子 Mentor 業務部
點擊鏈接 獲取完整內容：
http://yu70nwf2oik2is6c.mikecrm.com/3HmOqAU
以下為部分截取
▼
點擊鏈接 獲取完整內容：
http://yu70nwf2oik2is6c.mikecrm.com/3HmOqAU
-END-
展開 01
前言
工作中的電路板有許多發熱比較大的元器件，比如MOS管、LED、三極管，尤其在滿載的情況下更為嚴重，散熱通孔是眾所周知的一種通過電路板表面貼裝元件的散熱方法。
在結構上，板上開有一個通孔，如果該板是單層雙面板，則使銅箔連接電路板的頂面和底面，以增加用于散熱的面積和體積，降低熱阻。
在多層板的情況下，熱通孔可以連接多個層，或者可以僅限于層的部分連接，但是在所有情況下，基本原理都是相同的。
將貼片元件的散熱焊盤貼片安裝在PCB上，可以降低熱阻。熱阻取決于用于散熱的PCB上銅箔的面積和厚度，以及板的厚度和材料。本質上，這些材料越寬越厚，散熱效果就越大。
但銅箔的厚度通常需要符合標準規格，且不能過厚。此外，由于微型化仍然是基本設計要求，因此PCB的面積應依照實際需求設計，實際的銅箔的厚度也不能做的得非常大，因此當PCB超過一定的單面散熱面積時，單面電路板散熱效果會大打折扣。FR-4的導熱系數非常低。
解決這些問題的一種措施是使用熱通孔，通孔是通過鉆孔和鍍銅而形成的，與PTH或通孔用于層之間的電氣互連的方法相同。為了有效地使用散熱孔，散熱孔應靠近加熱元件放置。
如下圖所示，利用了熱平衡的影響，因此很明顯將具有較大溫差的區域連接起來效果會很不錯。
02
空心過孔與填充過孔影響
空心式通孔相比填充式通孔相比，空心式通孔將導致更高的熱阻。對于直徑為0.6mm的通孔，使用35 um(1 oz.)鍍銅，垂直于熱焊盤的面積僅為0.06 mm2，而焊料填充通孔的面積為0.28 mm2，導致熱阻為64°C/W，而填充了焊料則為42°C/W，如果完全填充銅則為14°C/W。
展開 
熱通孔的相關專題、標簽、搜索
熱通孔的最新內容
在半導體芯片封裝層面，設計人員可以迭代封裝方法、熱焊點及熱通孔的位置，以及接地層的厚度。
另一方面，在更大尺度的應用中，可以使用計算流體力學（CFD）對數據中心內部和整個樓層機架周圍的氣流進行建模和優化。
Ansys Icepak?軟件是專為電子產品散熱設計的CFD解決方案的絕佳示例，主要用于組件、封裝、電路板和外殼層面。
06
數據處理
● ODB++ 導入
ODB++ 是一種廣泛使用的印刷電路板 （PCB） 設計行業標準格式，它包含電路板、元件、布線和熱通孔。這些類型的文件現在可以直接導入到 scSTREAM 中?；蛘?，用戶可以將布線、焊盤和過孔信息作為零件導入，并將其用于分析。通過為每個部件設置具有不同的代表性部件名稱來維護層次結構信息。
2.如果需要，包括熱通孔，以改善散熱。
3.將電感靠近IC，不需要像輸入電容那么近。這是為了最小化來自開關的輻射噪聲節點和不擴大銅面積超過需要。
4.將輸出電容靠近電感。
5.保持返回路徑的布線遠離噪聲引起的區域，例如電感器和二極管。
解決這些問題的一種措施是使用熱通孔，通孔是通過鉆孔和鍍銅而形成的，與PTH或通孔用于層之間的電氣互連的方法相同。為了有效地使用散熱孔，散熱孔應靠近加熱元件放置。
如下圖所示，利用了熱平衡的影響，因此很明顯將具有較大溫差的區域連接起來效果會很不錯。
但是這些冷卻器需要在冷卻通道周圍具有非常高的熱通孔密度。
冷卻風扇
在本文中介紹了幾種冷卻方法，如散熱器、熱管、熱通孔等。所有這些技術都通過傳導來交換熱量，這在很多情況下是不夠的。 冷卻風扇采用對流熱傳遞方法，為設計人員提供了一種非常有效的方法來將熱量從組件中帶走。
風扇的效率取決于從設備中排出特定體積空氣的能力以及放置風扇的兼容性。
仿真研究演示將介紹 PCB 設計上熱通孔相對于其他設計因素的選項、優勢和局限。
圖2 可靠性物理經驗公式
圖3 仿真精度經過驗證
目前Sherlock軟件可以評估電路板中以下五種主要的潛在失效機制:
1、 焊點熱循環疲勞
2、 機械振動導致焊點疲勞
3、 機械沖擊導致焊點失效
4、 電路板通孔由于熱循環產生的疲勞
5、 由于電遷移、氧化物擊穿、偏置溫度不穩定和熱載流子注入而造成的微電路老化和磨損
PCB設置合理的通孔對于器件散熱非常關鍵，如果僅設置PCB的覆銅率而不設置通孔對仿真結果影響非常大，經過實踐發現Flotherm內部對于通孔的處理有特殊的處理方法，可以根據需求主動等效模擬，具體方法為
分析人：技術鄰-異色天空
參考論文：《硅通孔三維封裝熱應力的分析》
模型：
結果：
等效應力
徑向應力
軸向應力
剪切應力
