電路板散熱的案例
電子產品PCB電路板散熱的方法
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本身樹脂傳導熱量。所以，需要設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熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力，通過PCB板傳導出去或散發出去。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
優化元器件布局
在一塊PCB印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列，發熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。
展開 熱設計的重要性以及PCB電路板散熱設計技巧
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。在一些特定情況下，專門設計和采用了有散熱層的電路板，散熱材料一般為銅/鉬等材料，如一些模塊電源上采用的印制板。
展開 基于Icepak的固體繼電器熱仿真研究
產品內部為上、下二層電路結構，將功耗小的器件布設于第一層電路，將功耗大的器件布設于第二層電路。
圖2 產品結構圖
產品表面散熱功率密度約為0.06W/cm2,結合用戶實際使用條件，采用自然散熱的熱設計。產品采用金屬氣密式封裝，上電路為產品輸入電路、下電路為產品輸出電路。為提高散熱效率，降低散熱通道熱阻，將功率大的器件焊接在貼近金屬底座的內表面的下電路板上，將功率小的器件排布于上電路板，上電路焊接在金屬引線上，功率器件的散熱模型采用典型的45°散熱模型，見圖3～圖5。
圖3 上電路板散熱模型
圖4 下電路板散熱模型
圖5 下電路板散熱模型
4 熱仿真計算
使用建模軟件按照1:1比例建立的產品三維模型，將產品模型處理后進行仿真，產品三維模型見圖6。網格質量越高，仿真的準確度越高，為提高后續網格劃分的質量，提升仿真準確度。不改變產品整體結構的前提下，對產品特征進行簡化處理。對產品三維模型進行簡化，簡化后的仿真模型見圖7。
處理完模型后將簡化后的模型導入Icepak仿真軟件進行熱仿真計算，首先對模型進行網格劃分，需要多次調整網格，劃分網格后的網格外形與產品外形一致且網格質量系數滿足要求，以保證后續仿真的準確度。網格劃分效果見圖8。
圖6 產品三維模型
圖7 簡化后的產品三維模型
圖8 網格劃分效果圖
完成網格劃分后需要設置發熱器件功耗、材料、導熱率、邊界條件、溫度、氣壓和重力方向等，完成參數設置后對產品進行仿真計算，計算出監測器件的溫升曲線以及各個零部件的溫度值。見圖9、圖10。
展開 LED點陣外殼DIY（SolidThinking Inspire優化設計）
安裝時先將點陣顯示器裝入上部槽中，然后通過4個銅柱螺絲將外殼與電路板連接，底部的鏤空結構不但可以保證電路板散熱，還能防止外部碰撞。
最終通過軟硬件結合，一個diy無線點陣顯示器完成了。可以用手機連接操控顯示，用Inspire優化出的外殼輕巧，PolyNURBS功能生成的曲面科技感十足。
新型合成晶體有望解決電路散熱難題
發表在最新一期美國《科學》雜志上的研究顯示，一種相對廉價的合成晶體有望用于電路冷卻，突破電子設備小型化面臨的散熱難題。
論文通訊作者之一、美國得克薩斯大學達拉斯校區物理學副教授呂兵說，散熱對使用計算機芯片和晶體管的電子產業非常重要，而小型、高性能的電子產品不能采用導電金屬進行散熱，風扇又占據太大空間，因此需要一種廉價、可散熱的半導體材料。
在天然物質中，金剛石的熱導率最高，但天然金剛石成本過高，人造金剛石存在結構缺陷，都難以大規模應用。研究人員發現，人造半導體材料砷化硼具有很高的導熱率，散熱能力比銅等常用散熱材料高2到3倍，僅次于金剛石。
呂兵團隊與美國休斯敦大學研究人員采用一種“化學氣相輸運”的晶體生長方法，將硼和砷放在一端熱、一端冷的晶體生長爐中，兩種材料從熱的一端移動到冷的一端時會形成熱導率高的砷化硼晶體。
導熱是依靠材料中的電子、原子、分子或晶格熱運動來傳遞熱量。在金屬中，導熱主要依靠電子的運動。但在晶體中，熱傳導是靠組成晶體晶格的原子的振動來完成，這種振動在物理學上被稱為聲子。研究人員說，砷化硼晶體散熱的原因就是晶體振動會產生一份一份的聲子，聲子帶走了熱，而硼原子和砷原子差別巨大，這讓聲子更易于脫離晶體。
呂兵說，砷本身有毒，但化合物砷化硼穩定、無毒，且其半導體性質與硅相容，有望廣泛應用于微電子領域。
展開 電路板元器件基礎知識大全
電路板是電子元器件的支撐體。主要由焊盤、過孔、安裝孔、導線、元器件、接插件、填充、電氣邊界等組成，電路板使電路迷你化、直觀化，對于固定電路的批量生產和優化用電器布局起重要作用。
電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)，又稱線路板、PCB板、鋁基板、高頻板、超薄線路板、超薄電路板、印刷(銅刻蝕技術)電路板等，是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。
傳統的電路板，采用印刷蝕刻阻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產品不斷微小化跟精細化，目前大多數的電路板都是采用貼附蝕刻阻劑(壓膜或涂布)，經過曝光顯影后，再以蝕刻做出電路板。選購米思米電路板https://www.misumi.com.cn/seojingtai/dianluban.html
電路板中包含哪些元件：
1.電阻
電阻器不僅是PCB中使用的基本元件，也是一些最簡單易懂的元件。電阻器的功能是通過以熱量的形式主動耗散或分散功率來減少流過PCB的電流。電阻器由多種材料制成，有幾種不同的類型。
2.電容器
除了電阻器，電容器是印刷電路板上的另一個典型組件。在大多數情況下，電阻器的數量超過它們。它們的功能是暫時保持電子電荷，并在電路的任何部分需要電源時釋放電荷。
3.電感
電感器是電路板無源線性元件的三個成員之一，另外兩個是電容器和電阻器，電感器也主要用于在其中儲存能量，但它們通過產生磁場來儲存能量，而電容器用于儲存能量能量是通過使用靜電獲得的。
4.電位器
電位器基本上是簡單電阻器的高級形式。簡單的電阻器具有固定的電阻值。但是，可以根據需要更改電位器的電阻值。
展開 電路板電壓不穩原因分析
電路板電壓不穩原因分析
導致電路板故障的原因中，有一個重要因素就是供給電路板的工作電壓不穩定而導致的。
哪些情況會出現電壓不穩？從事設備維護的人員可以根據剖析的原因制定相關的措施，從而可以避免或減少由電壓不穩導致的電路板故障。
電壓不穩的因素一般來說由以下幾種情況，電網供電電壓不穩定因素，這種情況是輸電網的輸電線路過長，在傳輸過程中損耗較大，而電網中的補償電容器容量減小，沒有及時更換的情況下，就會出現電壓時高時低、電壓波動的情況出現。對于這種情況，只需要更換好的補償電容器，就可以解決了。
大型用電器沒采用專用的變壓器，且未采取相應的措施造成電壓不穩定的因素。
如果在輸電線路上，大型重負載的用電器（例如大型電機、起重設備等）過多，在沒有加裝降壓啟動保護的狀況下，頻繁啟動，剛啟動時由于啟動電流大，會將電網的電壓瞬間拉低，啟動正常后電壓又會回升原先的電壓值，從而造成電壓時高時低的情況。
對于這種情況，就要給用電器加上降壓啟動裝置（通常是增加軟啟動器或變頻器），使其啟動時不會將電網電壓拉低就可以將此問題解決了。
在輸入電源電路中防干擾保護電路做的不完善，干擾脈沖混進輸入電源電路中，出現電壓不穩定的情況。
這種情況一般是設計時設計人員為了降低成本或考慮不周詳，防干擾電路做的不好，使得一些干擾源伴隨著輸入電源輸進電路板https://www.misumi.com.cn/seojingtai/dianluban.html
使供給電路板的電壓時高時低，導致電路板故障。此種情況，只要在輸入電路中加入抗干擾電路元件，即可避免由于干擾而引起的電壓時高時低的情況。
瀏覽米思米官網https://www.misumi.com.cn/ 學習更多電工知識
展開 電路板的可靠性設計
對于模擬電路干擾的抑制，由于電路中有要測量的電流、電壓等模擬量，其輸出信號都是微弱的模擬量信號，極易受干擾影響，在傳輸線附近有強磁場時，信號線將有較大的交流噪聲。可以通過在放大器的輸入、輸出之間并聯一個電容，在輸入端接入有源低通濾波器來有效地抑制交流噪聲。此外，在A／D變換時，數字地線和模擬電路地線分開，在輸入端加入箝位二極管，防止異常過壓信號。
而數字電路常見的干擾有電源噪聲、地線噪聲、串擾、反射和靜電放電噪聲。為抑制噪聲，應注意輸入與輸出線路的隔離，線路的選擇、配線、器件的布局等問題。輸入信號的處理是抗干擾的重要環節，大量的干擾都是從此侵入的，一般可以從以下幾個方面采取措施：
①接點抖動干擾的抑制；多余的連接線路要盡量短，盡量用相互絞合的屏蔽線作輸入線，以減少連線產生的雜散電容和電感；避免信號線與動力線、數據線與脈沖線接近。
②采用光電隔離技術，并且在隔離器件上加RC電路濾波。
③認真妥善處理好接地問題，如模擬電路地與數字電路地要分開，印制板上模擬電路與數字電路應分開，大電流地應單獨引至接地點，印制板地線形成網格要足夠寬等。
2）軟件抗干擾技術。除了硬件上要采取一系列的抗干擾措施外，在軟件上也要采取數字濾波、設置軟件陷阱、利用看門狗程序冗余設計等措施使系統穩定可靠地運行。特別地，當儲能飛輪處于某一工作狀態的時間較長時，在主循環中應不斷地檢測狀態，重復執行相應的操作，也是增強可靠性的一個方法。
（2）電路板設計 由于DSP控制器工作頻率較高，即使電路原理圖設計正確，若印制電路板設計不當，也會對DSP控制器的可靠性產生不利影響。例如，如果印制板兩條細平行線靠得很近，則會形成信號波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲。因此，在設計DSP控制器印制電路板時，應注意采用正確的方法。
1）地線設計。
展開 干貨｜怎樣維修無圖紙電路板？
一、怎樣維修無圖紙電路板？
1.要“胸有成圖”
要徹底弄懂一些典型電路的原理，爛熟于心。圖紙是死的，腦袋里的思想是活的，可以類比，可以推理，可以舉一反三，一通百通。
比如開關電源，總離不開振蕩電路、開關管、開關變壓器這些，檢查時要檢查電路有沒有起振，電容有沒有損壞，各三極管、二極管有沒有損壞，不管碰到什么開關電源，操作起來都差不多，不必強求有電路圖；
比如單片機系統，包括晶振、三總線(地址線、數據線、控制線)、輸入輸出接口芯片等，檢修起來也都離不開這些范圍；又如各種運算放大器組成的模擬電路，縱它變化萬千，在“虛短”和“虛斷”的基礎上去推理，亦可有頭有緒，條分縷析，弄個明明白白。練就了分析和推理的好功夫后，即使遇到從未見過的設備，也只要從原理上搞明白就可以了。
2.要講究檢修先后順序
講究檢修順序才可找到解決問題的最短路徑，避免亂捅亂拆，維修不成，反致故障擴大。
維修就象醫生給人看病，也講究個“望聞問切”。“望”即檢查故障板的外觀，看上面有沒有明顯損壞的痕跡，有沒有元件燒黑、炸裂，電路板有無受腐蝕引起的斷線、漏電，電容有沒有漏液，頂部有沒有鼓起等；“聞”用鼻子嗅一嗅有沒有東西燒焦的氣味，這氣味是從哪里發出的；“問”很重要，要詳細地詢問當事人，設備出故障當時的情況，從情況推理可能的故障部位或元件；“切”即動用一定的檢測儀器和手段，分通電和不通電兩種情況，檢查電路部位或元件的阻值、電壓、波形等，將好壞電路板對比測試，觀察參數的差異等。
其實有很多故障你連萬用表都沒用上就解決了，電路圖自然免了。
3.要善于總結規律。
展開 一期一會 | 什么是印刷電路板（PCB）？
</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。PCB制造是一個包含許多關鍵階段的多階段流程，其中，關鍵步驟包括打印、蝕刻、壓板、鉆孔、絲印和掩膜。</p><p><br></p><ul><li>首先，將PCB原理圖打印在覆銅基板上。</li><li>然后，在蝕刻過程中去除多余的銅，以顯示電路的跡線和焊盤。</li><li>接下來，使用高溫將交替的材料層壓在一起，并在電路板上鉆出安裝孔、通孔引腳和過孔。</li><li>之后添加絲印層，將極性、連接器名稱和公司徽標等信息標記在表面上。</li><li>最后，涂上一層阻焊劑以防止氧化和焊橋的形成。
展開 印刷電路板的熱結構分析
前言
印刷電路板通常由 多層層壓材料和 起加強結構強度的樹脂材料粘合而成，類似于層合板結構， 層間鋪設金屬線路，以及有垂直穿過這些層的 金屬通孔，作為電路板外接口。
這樣一個印刷電路板熱結構分析問題，傳統的方法是對這些層合板（實體單元）、導電線路（殼單元）、外接金屬通孔（殼單元）進行 一 一建模，這其中涉及到復雜的耦合和接觸問題，而且電路板中包含大量 導電線路、
外接
金
屬
通
孔，如下圖示，這樣的建模分析方法費力耗時。
本文基于 獨立網格增強單元技術( Mesh-independent reinforcing element technology)，并通過使用mesh200單元無縫的創建了印刷電路板中的鋪設線路&導電通孔，這其中不涉及復雜的接觸和耦合的復雜性。因此 ，獨立網格增強單元技術為含這種內嵌入的結構的模型建立和網格劃分提供了一個很好的選擇。
在芷行說公眾號中的《汽車充氣輪胎的路面滾動模擬》一文中也利用了增強單元技術來建立輪胎內部的起結構加強的鋼絲。
為了讀者更容易理解獨立網格增強單元技術，芷行會在下期文章中進行詳細的講解和案例分析，敬請期待。
這樣的一個印刷電路板的熱結構分析包含：1.由電子器件產熱流在結構中傳遞；2.由于熱不均勻性導致的電路板結構變形。因此主要分析有：
求解由熱邊界條件引起的熱分析
解決溫度負載引起的結構分析
關鍵仿真模擬技術特征：
獨立網格增強單元技術
含嵌入式增強單元模型的建立（如電路板中的銅線結構、輪胎中的鋼絲結構）
計算結果
計算結果最重要的是溫度分布結果，如下。
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）。
電路板焊點失效分析技術與案例
焊點的失效一方面來源于生產裝配中的焊接故障,如釬料橋連、虛焊、曼哈頓現象等;另一方面是在服役條件下,當環境溫度變化時,由于元器件與基板材料存在的熱膨脹系數差,在焊點內產生熱應力,應力的周期性變化會造成焊點的疲勞損傷,同時相對于服役環境的溫度,SnPb釬料的熔點較低,隨著時間的延續,產生明顯的粘性行為,導致焊點的變損傷。在確定焊接工藝、設備的前提下,焊點可靠性問題主要是焊點在服役條件下的變疲勞問題。
Ansys 案例研究 | 電路板的模態分析
它用于確定電路板的固有頻率和振型，從而預測其在動態載荷下是否會發生共振，導致焊點失效、元件開裂或信號異常。本次將使用一塊電路板的模型來演示電路板的自然頻率/模態的提取過程，通過這一標準流程，可以明確識別出板上的脆弱區域，并為優化布局、增加剛度或規避外部激勵頻率提供定量的工程依據。
分析目標
本案例旨在通過規范的有限元分析流程，對一塊航空電子設備電路盒進行模態仿真，達成以下具體工程目標：
獲取動態特性參數：精確提取該 PCB 在既定約束條件下的前6階固有頻率（Natural Frequencies）及其對應的振型（Mode Shapes）。
識別共振風險：通過模態結果，明確 PCB 的敏感頻率區間，為評估其與外部環境振動（如風扇、發動機激勵）發生共振的可能性提供直接依據。
定位機械薄弱點：可視化分析各階振型，識別在振動中位移最大或應變能集中的區域（通常為大型器件、板邊或懸空部位），這些位置是潛在的焊點疲勞與元件損壞風險點。
建立優化基準：為后續的設計改進（如增加支撐、改變固定點、調整布局）提供可量化的對比基準，目標是提升 PCB 的首階固有頻率，避開關鍵激勵頻帶。
分析步驟
1.打開 Ansys Workbench, 創建一個 "模態分析"系統
2.定義材料屬性，包括碳化硅、PVC 等
3.導入航空電子設備電路盒的幾何圖形，如下圖所示
帶有航空電子設備外殼的電子電路板
4.將材料分配到幾何體上（默認材質為結構鋼）。
展開 線束的半終結者-FPC（柔性電路板）
1
FPC（柔性電路板）介紹
柔性電路板（FPC，Flexible Printed Circuit）是以柔性覆銅板為基材制成的一種電路
板，作為信號傳輸的媒介應用于電子產品的連接，具備配線組裝密度高、彎折性好、輕量
化、工藝靈活等特點。
FPC
一般可分為單層
FPC
、雙層
FPC
、多層
FPC
和軟硬結合版。
圖 1：柔性電路板 FPC 的特點
表 1：FPC 分類
類別
介紹
單層 FPC
具有一層化學蝕刻出的導電圖形，在柔性絕緣基材面上的導電圖形層為壓延銅箔
雙層 FPC
在絕緣基膜的兩面各有一層蝕刻制成的導電圖形，增加了單位面積布線密度
多層 FPC
將 3 層或更多層的單面或雙面柔性電路層壓在一起，通過鉆孔、電鍍形成金屬化
孔，在不同層間形成導電通路。優點是基材薄膜重量輕并有優良的電氣特性，如低
的介電常數。
展開 