PCB散熱
關(guān)注創(chuàng)建者：yxp0710 創(chuàng)建時間：2020-08-12
PCB散熱的視頻教程
Flotherm XT 熱模擬仿真培訓(xùn)
應(yīng)用Flotherm XT 進行電子產(chǎn)品的散熱模擬分析，源文件為2020版。主要講了常見的各種電子產(chǎn)品的熱分析，案例有PCB，散熱器，車載顯示模組，AMP DSP 功率放大器，IGBT水冷板，風扇，電機，瞬態(tài)分析等
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PCB散熱的實例教程
因此，對PCB電路板進行很好的散熱處理是非常重要的。
本博文將對PCB電路板散熱技巧進行討論交流~
1
PCB自身散熱
PCB自身散熱是一種簡單、實用、低成本的散熱方式。目前PCB電路板板材主要是：覆銅/環(huán)氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材，這些基材雖然具有優(yōu)良的電氣性能和加工性能，但散熱性差幾乎不能指望由PCB本身樹脂傳導(dǎo)熱量。所以，需要設(shè)計從元件的表面向周圍空氣中散熱。
那么怎么做呢？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PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。例如，加散熱銅箔和采用大面積電源地銅箔、加熱過孔、在IC芯片背面露銅，減小銅皮與空氣之間的熱阻等方式。
2
優(yōu)化元器件布局
在一塊PCB印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。
展開 如此可縮短散熱路徑，也不會加熱到其它的裝置或器件。
結(jié)論
隨著電子產(chǎn)品發(fā)熱密度的不斷提升，PCB的散熱需求也越來越受到重視，良好的器件散熱設(shè)計將可使器件的熱有效散去而使過熱問題的發(fā)生機會降低【8】。當器件散熱無法滿足需求時，PCB的散熱就成為很重要的設(shè)計方向。有了良好的PCB散熱考慮，就可避免因額外于系統(tǒng)中加裝散熱裝置所產(chǎn)生空間、成本及噪音等問題。良好的基板必須具備高熱傳導(dǎo)性及低熱膨脹系數(shù)，同時也應(yīng)注意焊接線路對散熱的影響，此外一些特殊設(shè)計如金屬基板的設(shè)計都可以協(xié)助PCB散熱。最后在PCB上IC 的布局及系統(tǒng)空氣流向等設(shè)計問題也會影響散熱，是設(shè)計時應(yīng)注意的。
展開 因此，對電路板進行很好的散熱處理是非常重要的。PCB電路板的散熱是一個非常重要的環(huán)節(jié)，那么PCB電路板散熱技巧是怎樣的，下面我們一起來討論下。
01
通過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本身樹脂傳導(dǎo)熱量，而是從元件的表面向周圍空氣中散熱。
但隨著電子產(chǎn)品已進入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時代，若只靠表面積十分小的元件表面來散熱是非常不夠的。
同時由于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PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。
▼加散熱銅箔和采用大面積電源地銅箔
▼熱過孔
▼IC背面露銅，減小銅皮與空氣之間的熱阻
PCB布局
熱敏感器件放置在冷風區(qū)。
溫度檢測器件放置在最熱的位置。
展開 因此，對電路板進行很好的散熱處理是非常重要的。PCB電路板的散熱是一個非常重要的環(huán)節(jié)，那么PCB電路板散熱技巧是怎樣的，下面我們一起來討論下。
01
通過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本身樹脂傳導(dǎo)熱量，而是從元件的表面向周圍空氣中散熱。
但隨著電子產(chǎn)品已進入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時代，若只靠表面積十分小的元件表面來散熱是非常不夠的。
同時由于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PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。
展開 g、將功耗最高和發(fā)熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發(fā)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(shè)計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件，且在調(diào)整印制板布局時使之有足夠的散熱空間。
h、元器件間距建議：
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PCB散熱的最新內(nèi)容
一期一會 | 什么是柔性PCB？4個月前
Ansys Icepak?：PCB熱仿真和散熱設(shè)計的行業(yè)標準，其專為PCB仿真構(gòu)建的用戶界面中包含了業(yè)界領(lǐng)先的多物理場求解器。
Ansys Sherlock?：Sherlock讓您可以導(dǎo)入各種柔性PCB文件格式，并提供多個可用選項對材料、幾何結(jié)構(gòu)、部件信息等文件進行前處理。
本例通過轉(zhuǎn)化工具，對三維模型中的發(fā)熱器件、PCB板、散熱器、機箱外殼等均進行了轉(zhuǎn)化。
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><strong>入口壓力收斂曲線（紅色-熱側(cè)，綠色-冷側(cè)）</strong></p><p><br></p><p><strong>PCB板散熱器-表面溫度</strong></p><p><br></p><p>單流體換熱器，例如芯片上的換熱器無須設(shè)計入/出口擋板區(qū)分內(nèi)外側(cè)。
wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><strong>CFD仿真和試驗對標</strong></p><p><strong>總結(jié)</strong></p><p><br></p><p>? 逆變器溫度仿真的2個關(guān)鍵點：</p><p><br></p><ul><li>采用PSIM電路模型獲得溫度相關(guān)的功率損耗</li><li>采用SimLab對復(fù)雜裝配體，芯片，PCB板，散熱片等建模
對于PCB散熱，?可以采用多種解決方法，?例如使用TEC（?熱電冷卻器）?提供準確的溫度控制和更快的響應(yīng)，?可以將TEC與空氣冷卻或液體冷卻技術(shù)結(jié)合使用，?以擴展高功率耗散處理器的傳統(tǒng)空氣冷卻限制。?
3.2使用 PERA SIM對散熱方案進行驗證
構(gòu)建只有PCB、FPGA和散熱器的簡單模型，使用PERA SIM Fluid進行仿真計算，對設(shè)計方案進行收斂，以便下一步的結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計。
應(yīng) 用 范 圍
1、電子產(chǎn)品芯片的熱設(shè)計與分析
2、PCB板和散熱模組的散熱設(shè)計優(yōu)化
3、手機、平板電腦、機箱、機柜的全尺度熱仿真分析
4、大型機房與系統(tǒng)級別的散熱仿真
核 心 功 能
1、快速建模
伏圖?電子散熱軟件提供大量電子設(shè)備專用零部件的參數(shù)化建模宏，快速準確地完成各種冷卻場景的建模。
而模組中重要熱系統(tǒng)組成有LED、PCB、散熱器等。
由此，有幾方面的精細設(shè)計在研發(fā)中起到關(guān)鍵作用：1，LED結(jié)溫的仿真預(yù)測與光熱一體化設(shè)計；2，PCB的設(shè)計與優(yōu)化；3、散熱器的設(shè)計與優(yōu)化。
Simcenter Flotherm等CFD軟件可以極為精確地表示PCB的對流散熱以及與周圍物體的輻射熱交換。結(jié)束整個系統(tǒng)的熱設(shè)計之前，建議將 PCB中焦耳加熱所產(chǎn)生的熱源從 HyperLynx PI導(dǎo)入Simcenter Flotherm或Simcenter Flotherm XT。
在單顆LED燈結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加燈珠個數(shù)、增大PCB板、散熱器尺寸以及散熱片數(shù)目，LED燈均勻排成陣列式，由四顆相同的LED燈均勻分布在PCB板上，其他的條件設(shè)置與單顆燈珠模型一致。模型如圖4所示。
