PCB散熱的案例
電子產(chǎn)品PCB電路板散熱的方法
因此，對PCB電路板進(jìn)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(jìn)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 PCB設(shè)計對電子器件散熱性能之影響
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(jī)會降低【8】。當(dāng)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 10種簡單實用的PCB散熱方法
因此，對電路板進(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(jìn)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(fēng)區(qū)。
溫度檢測器件放置在最熱的位置。
展開 PCB散熱的10種方法！
因此，對電路板進(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(jìn)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 
【經(jīng)驗分享】如何利用PCB設(shè)計改善散熱
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：
|本文轉(zhuǎn)載自PCB散熱技術(shù)分析 姓名：吉仕福，如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題，請于聯(lián)系工作人員微（biyao3798），我們將在第一時間和您對接刪除處理!
PCB芯片散熱焊盤如何設(shè)計？
01
前言
工作中的電路板有許多發(fā)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(yán)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，且不能過厚。此外，由于微型化仍然是基本設(shè)計要求，因此PCB的面積應(yīng)依照實際需求設(shè)計，實際的銅箔的厚度也不能做的得非常大，因此當(dāng)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(dǎo)熱系數(shù)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(yīng)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(qū)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(dǎo)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(dǎo)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 熱設(shè)計的重要性以及PCB電路板散熱設(shè)計技巧
2.4 熱輻射
（1）印制板表面的輻射系數(shù)；
（2）印制板與相鄰表面之間的溫差和他們的絕對溫度
2.5 熱傳導(dǎo)
（1）安裝散熱器；
（2）其他安裝結(jié)構(gòu)件的傳導(dǎo)。
2.6 熱對流
（1）自然對流；
（2）強(qiáng)迫冷卻對流。
從 PCB上述各因素的分析是解決印制板的溫升的有效途徑，往往在一個產(chǎn)品和系統(tǒng)中這些因素是互相關(guān)聯(lián)和依賴的，大多數(shù)因素應(yīng)根據(jù)實際情況來分析，只有針對某一具體實際情況才能比較正確地計算或估算出溫升和功耗等參數(shù)。
三、PCB熱設(shè)計的一些方法
1 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(jìn)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。
2 高發(fā)熱器件加散熱器、導(dǎo)熱板
當(dāng)PCB中有少數(shù)器件發(fā)熱量較大時(少于3個)時，可在發(fā)熱器件上加散熱器或?qū)峁埽?dāng)溫度還不能降下來時，可采用帶風(fēng)扇的散熱器，以增強(qiáng)散熱效果。當(dāng)發(fā)熱器件量較多時(多于3個)，可采用大的散熱罩(板)，它是按PCB板上發(fā)熱器件的位置和高低而定制的專用散熱器或是在一個大的平板散熱器上摳出不同的元件高低位置。將散熱罩整體扣在元件面上，與每個元件接觸而散熱。但由于元器件裝焊時高低一致性差，散熱效果并不好。
展開 如何對 PCB 設(shè)計中的散熱通孔建模（免費領(lǐng)視頻）
了解如何以適當(dāng)?shù)木群退俣葘?em>散熱通孔建模，從而為極具競爭性的印刷電路板熱設(shè)計流程助力
在電子產(chǎn)品設(shè)計中，進(jìn)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(guān)重要。對于緊湊設(shè)計的需求以及成本的縮減推動設(shè)計創(chuàng)意階段產(chǎn)生準(zhǔn)確、提早的冷卻選項評估。
本次網(wǎng)絡(luò)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(jìn)關(guān)鍵組件周圍的散熱。了解如何使用電子產(chǎn)品冷卻仿真軟件 Simcenter Flotherm XT 準(zhǔn)確而迅速地對散熱通孔進(jìn)行建模，以滿足不同設(shè)計階段的需求。仿真研究演示將介紹 PCB 設(shè)計上熱通孔相對于其他設(shè)計因素的選項、優(yōu)勢和局限。
敬請參加本次網(wǎng)絡(luò)研討會并了解以下內(nèi)容：
散熱通孔如何輔助 PCB 上的散熱
如何在開發(fā)過程中對散熱通孔進(jìn)行建模，即簡單到明確的詳細(xì)方法
安裝于帶有散熱通孔的 PCB 上的組件示例模型所應(yīng)用的方法
演講人：
保羅·布萊斯 (Paul Blais)：西門子 Mentor 業(yè)務(wù)部
約翰·威爾遜 (John Wilson)：西門子 Mentor 業(yè)務(wù)部
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http://yu70nwf2oik2is6c.mikecrm.com/3HmOqAU
以下為部分截取
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-END-
展開 【經(jīng)驗分享】PCB 過孔對散熱的影響
在自然對流散熱產(chǎn)品中，PCB上的過孔大小對散熱的影響是很大的，但是具體有多大，還不知道，我們就從簡單的產(chǎn)品分析開始，以單個芯片的過孔參數(shù)為對象，研究過孔參數(shù)變化對導(dǎo)熱系數(shù)的影響：
條件：
4層板 PCB 尺寸100x100x1.6mm
芯片尺寸：40x40x3mm
過孔范圍：40x40mm
過孔鍍銅厚度：0.025mm
過孔間距：1.2mm
過孔之間填充：空氣
針對過孔，主要有以下幾個參數(shù)對散熱有影響：
過孔的直徑
過孔的數(shù)量
過孔銅箔的厚度
當(dāng)然手工也可以計算（并聯(lián)導(dǎo)熱）：
不過既然有了軟件，我們可以利用軟件快速的計算出各種組合的變化：
1 過孔的直徑影響(其他參數(shù)不變）
（為什么是線性呢？想想......）
2 過孔的數(shù)量影響(其他參數(shù)不變）
（也是線性。。）
3 過孔的銅箔厚度影響(其他參數(shù)不變）
（還是線性。。）
展開 如何利用PCB設(shè)計改善散熱
因此，對電路板進(jìn)行很好的散熱處理是非常重要的。
1 、加散熱銅箔和采用大面積電源地銅箔。
根據(jù)上圖可以看到：連接銅皮的面積越大，結(jié)溫越低
根據(jù)上圖，可以看出，覆銅面積越大，結(jié)溫越低。
2、熱過孔
熱過孔能有效的降低器件結(jié)溫，提高單板厚度方向溫度的均勻性，為在 PCB 背面采取其他散熱方式提供了可能。通過仿真發(fā)現(xiàn)，與無熱過孔相比，在器件熱功耗為 2.5W 、間距 1mm 、中心設(shè)計 6x6 的熱過孔能使結(jié)溫降低 4.8°C 左右，而 PCB 的頂面與底面的溫差由原來的 21°C 減低到 5°C 。熱過孔陣列改為 4x4 后，器件的結(jié)溫與 6x6 相比升高了 2.2°C ，值得關(guān)注。
3、IC背面露銅，減小銅皮與空氣之間的熱阻
4、PCB布局
大功率、熱敏器件的要求。
a、熱敏感器件放置在冷風(fēng)區(qū)。
b、溫度檢測器件放置在最熱的位置。
c、同一塊印制板上的器件應(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。
d、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。
e、設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設(shè)計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板。空氣流動時總是趨向于阻力小的地方流動，所以在印制電路板上配置器件時，要避免在某個區(qū)域留有較大的空域。整機(jī)中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題。
展開 PCB散熱器優(yōu)化很難嗎？這樣做就很容易！
相信不少工程師在產(chǎn)品研發(fā)過程中都會遇到因器件過熱而影響板卡可靠性的問題，面對這種情況，散熱器的設(shè)計就十分關(guān)鍵。如何通過優(yōu)化散熱器設(shè)計來提高芯片的散熱性能，解決PCB板過熱問題，這讓很多工程師很是頭疼。看完下面的案例后你會發(fā)現(xiàn)，其實散熱器的優(yōu)化設(shè)計其實很容易。
本文的研究對象為帶兩個散熱器的CPIC卡板模型，目標(biāo)是優(yōu)化位號為U7（上游）和 U8（下游）的兩個元件的散熱器。三個案例的優(yōu)化目標(biāo)分別為：
■案例 1：使散熱器質(zhì)量最小，考慮其成本，越小越輕越好。
■案例 2：元件溫度最低可以達(dá)到多少？
■案例 3：如何使元件之間的溫差最小？如果工作在相同溫度，電氣功能會更好。
我們將利用如下環(huán)境參數(shù)進(jìn)行PCB仿真。氣流方向如圖所示。
■海拔：海平面
■環(huán)境溫度：55°C
■上游風(fēng)速：400 ft/min
■槽間距：0.8 in
電路板布局如圖所示， PCB定義如下：
■ 疊層：2S2P
■ PCB 尺寸：100 mm x 160 mm
■ PCB 厚度：1.6 mm
■ 總功率：22.5 W
U7（上游）和U8（下游）建模為2R精簡熱模型，與熱設(shè)計相關(guān)的具體參數(shù)如下：
■ RJC：0.5°C/W
■ RJB：20°C/W
■ TIM：0.5°Cin2/W
結(jié)合優(yōu)化目標(biāo)及相關(guān)約束條件，分析如下三個案例：
■案例 1：使U7和U8散熱器的質(zhì)量最小，兩個散熱器完全相同，U8結(jié)溫維持在100°C。
■案例 2：使U8結(jié)溫最低。U7和U8散熱器完全相同。
■案例 3：使U7和U8散熱器的質(zhì)量最小；兩個散熱器的外形結(jié)構(gòu)相同，但鰭片長度不同；U8結(jié)溫維持在100°C。此外，U7和U8結(jié)溫之差以1°C為限。
展開 
芯片PCB板級熱仿真怎么做？從小米環(huán)形冷泵散熱系統(tǒng)說起
然后對于頂部主要起散熱作用的散熱齒，需要根據(jù)實際邊界來設(shè)計它的齒間距，齒厚、基板厚度和齒高參數(shù)，以求得最佳結(jié)構(gòu)方案。
4、產(chǎn)品與環(huán)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(chǎn)品與環(huán)境可能存在著幾十?dāng)z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(fā)射率，比如陽極氧化或者噴漆等等，在結(jié)合成本控制的同時盡量來提高產(chǎn)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(huán)溫對芯片結(jié)溫的實際影響，將仿真與實驗數(shù)據(jù)做對比，review參數(shù)設(shè)置，并多做總結(jié)，形成一個閉環(huán)的設(shè)計思路，不斷提高熱設(shè)計水平。
三、Icepak板級熱仿真實操
熱設(shè)計當(dāng)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(jié)構(gòu)，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(yè)的軟件。在汽車電子散熱仿真來說，由于車廠其他結(jié)構(gòu)和電磁的仿真多使用ANSYS的其他軟件，為了統(tǒng)一習(xí)慣，也為了處理異形的CAD結(jié)構(gòu)，icepak用于散熱仿真較為常見。但從易用性來說，F(xiàn)lotherm有一定的優(yōu)勢，它需要更多繁瑣注意項，以及操作流程。
不光是汽車行業(yè)，這幾年芯片計算能力需求的飛速發(fā)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(shè)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(jié)構(gòu)熱耦合仿真。對于PCB板級熱仿真，Icepak可以導(dǎo)入精確的布線，并通過metal fraction計算局部的導(dǎo)熱系數(shù)，這樣更好的得到一個貼合實際的結(jié)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(xì)模型。
展開 PCBA應(yīng)變分析的探討 熱應(yīng)變01_理論 ￥29.9
電子產(chǎn)品中PCB、散熱器、蓋板、電子元件、焊料等熱膨脹系數(shù)不同，可能會導(dǎo)致電子元件斷裂或者焊腳開裂而失效。
要弄清楚PCBA熱應(yīng)變失效，需要研究以下：
1. 熱工況及熱失效模式
2. 為什么選用應(yīng)變作為評定依據(jù)
3. 熱應(yīng)變的產(chǎn)生說明，與一般應(yīng)變的區(qū)別。
4. PCB、散熱器、焊料、電子元器件的材料屬性。
5. 熱應(yīng)變的測試。
6. 熱應(yīng)變的仿真。
本篇先講前四項。
留言獲取(相關(guān)案例及參考文獻(xiàn))
這個電流檢測電路，你大概還不知道！
如果按照下圖左所示，從電極焊盤的側(cè)面引出電壓檢測圖案，檢測對象將是低電阻器電阻值加上銅箔圖案電阻值的壓降，無法正確地檢測電流；
PCB Layout參考：
注意運放的選型，輸入輸出軌到軌運放便于信號完整的傳輸?shù)捷敵龆耍?如果應(yīng)用中存在容性負(fù)載，需要特別考慮運放的穩(wěn)定性，以免出現(xiàn)振蕩或嚴(yán)重的輸出振鈴現(xiàn)象。
—— The End ——
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展開 12 種 PCB 熱管理技術(shù)
然后底部的銅焊盤應(yīng)該有足夠的覆蓋率，以允許最佳的熱量傳遞到散熱器。
元件引腳焊接到由焊盤支撐的 PCB 上。該組件直接連接到焊盤，這導(dǎo)致 PCB 的熱阻非常低。電路板上使用了一種特殊的焊盤，即熱焊盤。該焊盤僅通過薄橋連接到周圍澆注的銅。
用于連接組件占位面積和導(dǎo)熱墊的焊膏應(yīng)該最少。熱焊盤下過多的焊膏會導(dǎo)致回流期間元件漂浮在熔融焊料池上。發(fā)生這種情況時，組件包往往會移動。解決浮動封裝問題的方法是優(yōu)化焊膏量。
在 PCB 中放置大功率元件
為了更好地散熱，處理器和微控制器等大功率組件應(yīng)放置在 PCB 的中心。 如果將大功率元件安裝在靠近電路板邊緣的位置，它會在邊緣積聚熱量并提高局部溫度。但是，如果將設(shè)備放置在電路板的中心，熱量會在整個表面上向各個方向散射。 因此，PCB 的表面溫度會更低并且容易消散。
此外，請確保將大功率組件放置在遠(yuǎn)離敏感設(shè)備的位置，并在兩個大功率設(shè)備之間保持適當(dāng)?shù)拈g距。盡量將大功率元件均勻地放置在 PCB 上。
PCB散熱孔設(shè)計
熱通孔是在電路板頂部和底部之間運行的導(dǎo)熱銅桶。這種通孔是良好的導(dǎo)熱體，可以將熱量從關(guān)鍵電子元件中傳遞出去。這些通孔通常用于促進(jìn)從表面貼裝器件 (SMD) 快速散熱。
假設(shè) PCB 頂部沒有用于冷卻系統(tǒng)的空間，例如集成傳感器、指示器或帶有大量組件的封裝板。最簡單的散熱方法是通過散熱孔連接到冷卻系統(tǒng)（散熱器或熱管）。
設(shè)計人員可以使用熱通孔在導(dǎo)電層之間進(jìn)行垂直傳熱。BGA 或處理器下的散熱孔數(shù)量應(yīng)由設(shè)計人員根據(jù)散熱范圍和表面積來確定。
標(biāo)準(zhǔn)散熱孔尺寸如下所述：
直徑為 12 mil (0.3 mm)，網(wǎng)格間距為 25 mil (0.64 mm)。
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