PCB電路板散熱設計的案例
熱設計的重要性以及PCB電路板散熱設計技巧
9 將功耗最高和發熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發熱較高的器件放置在印制板的角落和四周邊緣，除非在它的附近安排有散熱裝置。在設計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件，且在調整印制板布局時使之有足夠的散熱空間。
10 射頻功放或者LED PCB采用金屬底座基板。
11避免PCB上熱點的集中，盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上，保持PCB表面溫度性能的均勻和一致。往往設計過程中要達到嚴格的均勻分布是較為困難的，但一定要避免功率密度太高的區域，以免出現過熱點影響整個電路的正常工作。如果有條件的話，進行印制電路的熱效能分析是很有必要的，如現在一些專業PCB設計軟件中增加的熱效能指標分析軟件模塊，就可以幫助設計人員優化電路設計。
四、總結
3.1 選材
（1）印制板的導線由于通過電流而引起的溫升加上規定的環境溫度應不超過 125 ℃（常用的典型值。根據選用的板材可能不同）。由于元件安裝在印制板上也發出一部分熱量，影響工作溫度，選擇材料和印制板設計時應考慮到這些因素，熱點溫度應不超過 125 ℃。盡可能選擇更厚一點的覆銅箔。
（2）特殊情況下可選擇鋁基、陶瓷基等熱阻小的板材。
（3）采用多層板結構有助于 PCB 熱設計。
3.2保證散熱通道暢通
（1）充分利用元器件排布、銅皮、開窗及散熱孔等技術建立合理有效的低熱阻通道,保證熱量順利導出 PCB。
（2）散熱通孔的設置 設計一些散熱通孔和盲孔，可以有效地提高散熱面積和減少熱阻，提高電路板的功率密度。如在 LCCC 器件的焊盤上設立導通孔。在電路生產過程中焊錫將其填充，使導熱能力提高，電路工作時產生的熱量能通過通孔或盲孔迅速地傳至金屬散熱層或背面設置的銅泊散發掉。
展開 電子產品PCB電路板散熱的方法
避免PCB上熱點的集中，盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上，保持PCB表面溫度性能的均勻和一致。
設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板。
在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時對其他器件溫度的影響，如下所示：
3
添加散熱器
若PCB自身散熱效果不好，可在發熱器件上加散熱器或導熱管，當溫度還不能降下來時，可采用帶風扇的散熱器，以增強散熱效果，將散熱罩整體扣在元件面上，與每個元件接觸而散熱，如下所示：
如果有條件的話，進行印制電路的熱效能分析是很有必要的，如現在一些專業PCB設計軟件中增加的熱效能指標分析軟件模塊，就可以幫助設計人員優化電路設計。
展開 四層PCB電路板疊層設計方案
設計四層PCB電路板時，疊層一般怎樣設計呢？
理論上來，可以有三個方案。
方案一，1個電源層，1個地層和2個信號層，分別是這樣排列：TOP（信號層）， L2(地層)，L3(電源層)，BOT（信號層）。
方案二，1個電源層，1個地層和2個信號層，分別是這樣排列：TOP（電源層）， L2(信號層)，L3(信號層)，BOT（地層）。
方案三，1個電源層，1個地層和2個信號層，分別是這樣排列：TOP（信號層）， L2(電源層)，L3(地層)，BOT（信號層）。
實戰經驗：PCB板的ESD保護電路設計
在PCB板的設計當中,可以通過分層、恰當的布局布線和安裝實現PCB的抗ESD設計。在設計過程中,通過預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。通過調整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。以下是一些常見的防范措施。
幾種典型的通用ESD保護電路
CAN Bus保護
數據線及接口保護
分享個人的ESD保護9大措施
最近在做電子產品的ESD測試，從不同的產品的測試結果發現，這個ESD是一項很重要的測試：如果電路板設計的不好，當引入靜電后，會引起產品的死機甚至是元器件的損壞。以前只注意到ESD會損壞元器件，沒有想到，對于電子產品也要引起足夠的重視。
ESD，也就是我們常說的靜電釋放(Electro-Static discharge)。從學習過的知識中可以知道，靜電是一種自然現象，通常通過接觸、摩擦、電器間感應等方式產生，其特點是長時間積聚、高電壓(可以產生幾千伏甚至上萬伏的靜電)、低電量、小電流和作用時間短的特點。對于電子產品來說，如果ESD設計沒有設計好，常常造成電子電器產品運行不穩定，甚至損壞。
在做ESD放電測試時通常采用兩種方法：接觸放電和空氣放電。
接觸放電就是直接對待測設備進行放電;空氣放電也稱為間接放電，是強磁場對鄰近電流環路耦合產生。這兩種測試的測試電壓一般為2KV-8KV，同地區要求不一樣，因此在設計之前，先要弄清楚產品針對的市場。
展開 
青越鋒 PCB 電路板設計軟件說明
產品用途：主要用于從事電子電器設備儀器儀表等電子行業電路原理圖的繪制查看和電路板PCB 設計工作以及兼容查看編輯其他工程文件等
產品模塊：SchLib， SchDoc ，PcbLib， PcbDoc
功能描述：基本原理圖PCB設計可支持中英文及繁體界面的自動切換，PADS與Altium（98，99，及Dxp，2004，AD.*）等軟件的相應設計文件的相互兼用(Open,Save as實現導入導出)編輯，熟悉的快捷鍵操作，以及原理圖庫和封裝庫的兼用復制編輯擴展等；獨立文檔及項目文檔等對模塊的編輯復制剪切Undo等無限操作；元器件選擇性（可多選）的編輯修改屬性等及自身和指定點旋轉鏡像，自定義元器件添加屬性添加并自動添加到對應到BOM，BOM報表可設置模板及分類輸出查看及在線轉發等，允許打開相同名稱的項目文件，便捷化的自定義模板設置，原理圖PCB文件的無紙化PDF文檔自動生成及WORD 文檔的任意模塊的粘貼查看；PCB模塊的嚴謹性設計支持48層的信號層設計，兩種布線層，多電源設計管理的內電層分割，網絡管理嵌套，層類型的直接切換；手工布局布線，自動推擠有序打散排列，OnLine DRC規則檢測，手工覆銅，可對孤島銅皮的做任意的修改編輯，淚滴焊盤的實時編輯修改檢測，元器件OLE以及元器件屬性的反向ECO更新等，布線Stretch的優化操作，多種類型鉆孔焊盤及過孔的編輯修改，放置孤立Pad焊盤覆銅以過孔Via覆銅連接形式處理，采用通用的RS274X格式的電子工業標準Gerber文件輸出等支持原理圖PCB 設計自建庫的功能以及分別支持生成不同類型網絡表（Qinyuefeng ,Protel ,PADS的網絡表正在開發）；支持導出DXF格的設計文件之間的相互兼容編輯查看等；PCB中任意模塊的布局布線的智能復用；PCB文件實時更新來自原理圖的編輯修改，多種類似的熱鍵及45度,90度，任意角度
展開 PCB板“ESD保護電路設計”9大措施
在PCB板的設計當中,可以通過分層、恰當的布局布線和安裝實現PCB的抗ESD設計。
在設計過程中,通過預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。
通過調整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。
以下是一些常見的防范措施。
幾種典型的通用ESD保護電路
CAN Bus保護
數據線及接口保護
分享個人的ESD保護9大措施
最近在做電子產品的ESD測試，從不同的產品的測試結果發現，這個ESD是一項很重要的測試：
如果電路板設計的不好，當引入靜電后，會引起產品的死機甚至是元器件的損壞。
以前只注意到ESD會損壞元器件，沒有想到，對于電子產品也要引起足夠的重視。
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展開 一期一會 | 什么是印刷電路板（PCB）？
</p><p><br></p><p><strong>PCB設計流程：</strong></p><p><br></p><ol><li><strong style="color: rgb(61, 170, 214);">原理圖創建：</strong><strong style="color: rgb(7, 44, 84); background-color: transparent;">設計人員使用電子計算機輔助設計（ECAD）軟件繪制PCB的2D藍圖，以確定PCB組件、組件布局及其連接方式。</strong></li><li><strong style="color: rgb(61, 170, 214); background-color: transparent;">材料選擇：</strong><span style="background-color: transparent;">設計人員根據最終裝配的需求，選擇用于電路板上的材料。材料選擇包括FR-4、聚酰亞胺層壓材料、復合環氧樹脂材料（CEM）、液晶聚合物等。</span></li><li><strong style="color: rgb(61, 170, 214); background-color: transparent;">設計審核：</strong><span style="background-color: transparent;">在生產之前，仿真軟件被用于測試和驗證電路板在各種情況下的性能。這些測試可確保組件布置滿足所有要求。</span></li></ol><p><br></p><p><br></p><p><strong>PCB是如何制造的？</strong></p><p><br></p><p><br></p><p>上述流程完成后，就可以開始制造電路板了。
展開 新品上市 | 印刷電路板 (PCB) 測試套件
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通常，復雜電子產品在移動或惡劣環境下的可靠性來自于開發和密集測試中獲得的經驗。在HBK，我們的解決方案是通過對PCB板進行應變測量，簡單和快速地進行產品的機械耐久性和可靠性測試。
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展開 PCB電路板制作過程！（動態圖解）
PCB制作工藝過程
PCB的制作非常復雜，以四層印制板為例，其制作過程主要包括了PCB布局、芯板的制作、內層PCB布局轉移、芯板打孔與檢查、層壓、鉆孔、孔壁的銅化學沉淀、外層PCB布局轉移、外層PCB蝕刻等步驟。
01
PCB布局
PCB制作第一步是整理并檢查PCB布局（Layout）。PCB制作工廠收到PCB設計公司的CAD文件，由于每個CAD軟件都有自己獨特的文件格式，所以PCB工廠會轉化為一個統一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然后工廠的工程師會檢查PCB布局是否符合制作工藝，有沒有什么缺陷等問題。
02
芯板的制作
清洗覆銅板，如果有灰塵的話可能導致最后的電路短路或者斷路。
下圖是一張8層PCB的圖例，實際上是由3張覆銅板（芯板）加2張銅膜，然后用半固化片粘連起來的。
展開 Workbench案例3-PCB電路板芯片熱分析
簡介
下圖所示的電路板包括三個在正常運行時會產生熱量的芯片。其中一只芯片要電路板通電，芯片就會保持通電，另外兩個芯片通電和斷電是周期性地，在不同的時間以及有不同的持續時間。穩態熱分析和瞬態熱分析用于研究由這些芯片產生的熱量引起的溫度變化。
操作步驟
創建穩態熱分析項目：Steady-State-Thermal；
在穩態分析項目之后，創建一個瞬態熱分析項目，并于穩態熱分析項目連接；連接方式如圖所示：
導入幾何模型：導入PCB板的幾何模型X_T格式；切換單位制為：Metric（m,kg,N,s,V,A）
網格劃分：設置網格劃分方式為Multi Zone；
設置Sizing：選擇初PCB板之外的其他15個元件，設置網格尺寸為：0.0009m；
設置Sizing：選擇PCB板，設置單元尺寸大小為：0.002m；如圖所示：
設置邊界條件：
設置發熱芯片的發熱量：Internal heat generation 大小為：5e7W/m3；芯片位置如圖所示：
設置熱傳導Convection：選擇所有的幾何模型；在Film Coefficient欄右鍵，選擇Import Temperature Dependent，如圖所示：
選擇Stagnant Air-Simplified Case；如圖所示：
5.求解&查看結果：查看穩態分析結果的PCB板及元件溫度場如圖所示：
現在已完成穩態熱分析，這是總體目標的第一部分；對于本案例，將在其余步驟中執行瞬態熱分析。
準備瞬態熱分析時需要注意的事項：
? 如果突出顯示瞬態熱對象下的初始溫度對象，會注意到在詳細信息視圖中，只讀顯示初始溫度和初始溫度環境。
展開 
PCB | 日本松和產業研發出耐高溫可彎曲的透明印刷電路板
CINNO Research產業資訊，印刷電路板制造商松和產業（三重縣松阪市）近日開發出一種薄膜狀的透明印刷電路板。這種透明印刷電路板可用于電器設備和汽車零部件電路。除了具有優異的耐熱性能外，柔軟且能夠自由彎曲，也適用于可穿戴設備使用。據悉，這種透明印刷電路板將在2022 年 1 月于東京舉行的商品展示會上展出，并將由此開拓新的商業合作伙伴。
松和產業開發的透明并且柔軟可彎曲的印刷電路板
根據日媒日本經濟新聞報道，該線路板是由用作電子電路的絕緣基材聚酰亞胺樹脂上涂覆銅的材料制成。利用能夠使銅熔化的專用設備，可加工出微米級的精密布線。除了能夠附著在玻璃和曲面上的特點，利用該材料的透明度還可安裝發光二極管（LED），用來制造整體發光的電子元件。
到目前為止，透明印刷電路板都是采用聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）樹脂制成的，這種樹脂通常用于塑料瓶。然而，PET樹脂不耐高溫，而且很硬，所以其使用范圍受到限制。聚酰亞胺樹脂則能夠承受高達300攝氏度的高溫，也適用于產生熱量的汽車部件。
松和產業擅長于生產各種小批量的基材，交貨時間短。并且可以通過網絡接收電路板布線的訂單數據，能夠在最短8小時內制作出產品并向客戶發貨。松和產業可以接收最小訂貨量為1張電路板的訂單。
展開 仿真案例｜三維電磁仿真的整合封裝和PCB電路板仿真
PCB電路板的封裝：（a）3/4視圖（b）側視圖
導入設計
第一個創新是為Ansys HFSS提供替代接口，Ansys HFSS是進行三維全波電磁仿真、精度和速度的黃金標準工具，適用于具有分層結構和設計的流程。設計條目是一個二維布局，具有用于創建三維結構的相關疊層定義（圖2）。
此接口類似于電路板和封裝設計人員在經典EDA流程中使用的接口。通過讀取*.brd、*.mcm、*.sip或ODB++，可以導入完整的數據庫設計。所有信息，制圖圖元drawing primitives、網絡、焊盤padstack、焊線bondwire和堆棧定義stack-up都在3-D布局界面中轉換。此外，維護繪圖原語允許定義參數，如軌跡寬度，這在簡單多邊形中是不可能的。一旦導入之后，可以通過選擇感興趣的網格或使用多邊形指定區域來裁剪布局的一部分。使用*.brd文件導入整個PCB電路板，然后通過選擇幾個網絡創建一個裁剪設計。使用*.MCM文件導入完整的封裝，然后通過選擇感興趣的網絡創建一個切割設計。
圖3顯示了封裝和PCB電路板的俯視圖。請注意，封裝和PCB電路板并不具有相同的疊層，如果您想在一次仿真中將PCB電路板和封裝結合起來，這可能會是一個挑戰。HFSS3D layout支持層次結構，這意味著您可以通過簡單的復制/粘貼將具有不同堆棧的兩個設計組合起來。
此外，維護制圖圖元允許定義參數，例如軌跡寬度，這在簡單多邊形中是不可能的。導入后，可以通過選擇感興趣的網絡或使用多邊形指定區域來剪切布局的一部分。使用*.brd文件導入整個PCB電路板，然后通過選擇幾個網絡創建一個被剪裁過的局部設計。使用*.mcm文件導入完整的包，然后通過選擇感興趣的網絡創建剪切設計。圖3顯示了組件和電路板的俯視圖。
展開 從原理圖到實實在在PCB電路板，這一過程其實也不容易！
大家都知道理做PCB板就是把設計好的原理圖變成一塊實實在在的PCB電路板，請別小看這一過程，有很多原理上行得通的東西在工程中卻難以實現,或是別人能實現的東西另一些人卻實現不了，因此說做一塊PCB板不難,但要做好一塊PCB板卻不是一件容易的事情。
微電子領域的兩大難點在于高頻信號和微弱信號的處理，在這方面PCB制作水平就顯得尤其重要，同樣的原理設計，同樣的元器件，不同的人制作出來的PCB就具有不同的結果，那么如何才能做出一塊好的PCB板呢？
根據我們以往的經驗,想就以下幾方面談談自己的看法：
一要明確設計目標
接受到一個設計任務，首先要明確其設計目標,是普通的PCB板、高頻PCB板、小信號處理PCB板還是既有高頻率又有小信號處理的PCB板，如果是普通的PCB板，只要做到布局布線合理整齊，機械尺寸準確無誤即可，如有中負載線和長線，就要采用一定的手段進行處理，減輕負載,長線要加強驅動,重點是防止長線反射。
當板上有超過40MHz的信號線時，就要對這些信號線進行特殊的考慮，比如線間串擾等問題。如果頻率更高一些，對布線的長度就有更嚴格的限制，根據分布參數的網絡理論，高速電路與其連線間的相互作用是決定性因素，在系統設計時不能忽略。隨著門傳輸速度的提高，在信號線上的反對將會相應增加，相鄰信號線間的串擾將成正比地增加，通常高速電路的功耗和熱耗散也都很大，在做高速PCB時應引起足夠的重視。
當板上有毫伏級甚至微伏級的微弱信號時，對這些信號線就需要特別的關照，小信號由于太微弱，非常容易受到其它強信號的干擾，屏蔽措施常常是必要的，否則將大大降低信噪比。以致于有用信號被噪聲淹沒，不能有效地提取出來。
展開 芯片PCB板級熱仿真怎么做？從小米環形冷泵散熱系統說起
然后對于頂部主要起散熱作用的散熱齒，需要根據實際邊界來設計它的齒間距，齒厚、基板厚度和齒高參數，以求得最佳結構方案。
4、產品與環境的熱交換除了對流換熱，輻射在自然對流中的占比也是比較多的，畢竟產品與環境可能存在著幾十攝氏度的溫差。對于散熱外殼的表面處理，盡量提高其表面的發射率，比如陽極氧化或者噴漆等等，在結合成本控制的同時盡量來提高產品的散熱效果。
樣件制作完成后，也需要做多輪的熱測試驗證，驗證表面處理、界面材料、功耗、環溫對芯片結溫的實際影響，將仿真與實驗數據做對比，review參數設置，并多做總結，形成一個閉環的設計思路，不斷提高熱設計水平。
三、Icepak板級熱仿真實操
熱設計當今常用的散熱軟件主要有Flotherm和Icepak，其中IcepaK可以求解異形的結構，而且它基于ANSYS FLUENT的求解器，有較好的精度，對于電子散熱仿真是一款非常專業的軟件。在汽車電子散熱仿真來說，由于車廠其他結構和電磁的仿真多使用ANSYS的其他軟件，為了統一習慣，也為了處理異形的CAD結構，icepak用于散熱仿真較為常見。但從易用性來說，Flotherm有一定的優勢，它需要更多繁瑣注意項，以及操作流程。
不光是汽車行業，這幾年芯片計算能力需求的飛速發展和對可靠性要求的日益提升，越來越需要高速PCB板以及大功率PCB板，這對前期的設計提出更高的要求，需要仿真加以驗證，甚至是需要熱電耦合仿真或者結構熱耦合仿真。對于PCB板級熱仿真，Icepak可以導入精確的布線，并通過metal fraction計算局部的導熱系數，這樣更好的得到一個貼合實際的結果。它還提供了各種熱阻模型，常用的雙熱阻模型，以及DELPHI模型，以及詳細模型。
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