電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺(tái)

PCB聯(lián)盟網(wǎng)

搜索
查看: 4234|回復(fù): 8
收起左側(cè)

PCB電路板散熱技巧

[復(fù)制鏈接]

195

主題

390

帖子

3689

積分

凡億讀者

積分
3689
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
發(fā)表于 2017-1-5 23:29:13 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |正序?yàn)g覽 |閱讀模式
電子設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的熱量,使設(shè)備內(nèi)部溫度迅速上升,若不及時(shí)將該熱量散發(fā),設(shè)備會(huì)持續(xù)升溫,器件就會(huì)因過熱失效,電子設(shè)備的可靠性將下降。因此,對(duì)電路板進(jìn)行散熱處理十分重要。

+ W8 Q- f* p- j5 T6 H  一、印制電路板溫升因素分析+ m' q! Y4 s# H" @% j* Z, j1 s( N

" d, Q2 \/ k6 c  引起印制板溫升的直接原因是由于電路功耗器件的存在,電子器件均不同程度地存在功耗,發(fā)熱強(qiáng)度隨功耗的大小變化。% E% F' s/ {" A1 p

% p2 d+ ^) Q# F  O5 I& R& |  印制板中溫升的2種現(xiàn)象:
- D, b; l* V3 a  ^, F, m0 Y
" i9 E! v0 {$ W6 c+ ^, b. K0 M 。1)局部溫升或大面積溫升;7 \5 w9 a! X% z: E8 |
% w, \# b4 K' P& E2 g, D
 。2)短時(shí)溫升或長時(shí)間溫升。. N# X6 Z9 I- i8 l
- ~. O6 i6 p5 S. `0 y
  在分析PCB熱功耗時(shí),一般從以下幾個(gè)方面來分析。% g" G( D7 H3 U( ~) c! L- u

7 n6 s  G' ?0 `* L* y4 c  1.電氣功耗" n7 q# }/ `- n6 `* ]

  r: T+ Z( E# B# e# z) M( U 。1)分析單位面積上的功耗;
+ R4 f, N( u& ~2 P7 R
0 B+ }, Q& Q. D" C$ P) w 。2)分析PCB電路板上功耗的分布。* M' y( c7 Q& i/ N( q

/ E1 d2 @1 B  A4 N  Z) A  2.印制板的結(jié)構(gòu)( p# |. \) ~9 |/ q/ u
5 G  I# m$ \$ A- k7 A1 g
 。1)印制板的尺寸;
2 D/ j+ v' W5 x9 A# W ; d  K0 @6 f3 b9 I
  (2)印制板的材料。/ F; O& p( G5 E! y

& b. B7 R0 H! b: s  3.印制板的安裝方式8 Y7 b5 f! o4 o1 S; ?: v% Q( M4 j
+ r/ S# O# t/ U5 R3 p8 R3 t
  (1)安裝方式(如垂直安裝,水平安裝);- X2 n& S# J0 U; `  ]
1 b7 Z2 M# ]. D
  (2)密封情況和離機(jī)殼的距離。
& R4 o, ?- D: \% g9 L 4 d4 L. g  M# L/ I+ C# x# ~! k. x3 D
  4.熱輻射5 [  w( i, b* P+ X1 O; \0 n
+ U, X! a( a  H4 r" s
  (1)印制板表面的輻射系數(shù);3 O- w1 {. A: p9 K& V
6 J# x0 ?1 R) l9 G
 。2)印制板與相鄰表面之間的溫差和他們的絕對(duì)溫度;4 {* F1 }4 {/ v& \4 j0 T* y9 q' D

, z: K3 `0 l5 l+ ]- k  5.熱傳導(dǎo)% S! @# L. S8 l

/ x9 K% u" Z: P 。1)安裝散熱器;
- L8 Q* E2 P) k' r2 i. `# t. I6 b
- q- x: h; t$ ~ 。2)其他安裝結(jié)構(gòu)件的傳導(dǎo)。
. {5 b9 Z' R: j2 S" Q 8 A6 i' M( Q) ^8 Z* V% }, P
  6.熱對(duì)流- k3 i' c3 k4 w' G0 l5 X6 s
3 h1 o/ Q& x# H% O& \, l2 e1 Q
 。1)自然對(duì)流;' n: L2 j$ _9 B% Z- u1 ?' W

, g' i/ Q/ _6 h% s3 ` 。2)強(qiáng)迫冷卻對(duì)流。5 b4 L1 A+ i9 b# Q. U1 v
8 m! `! c& J8 D3 e2 J: g& `8 {; v
  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(gè)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(shí)際情況來分析,只有針對(duì)某一具體實(shí)際情況才能比較正確地計(jì)算或估算出溫升和功耗等參數(shù)。
# m) [. B( e& b6 _# x" d" _ 6 n9 [! }; ]) k
  二、電路板散熱方式, ?+ {! V. s5 n- n& Y" a. Y
/ n/ V, u* K3 l1 G8 Q% _# m( W* d! d
  1、高發(fā)熱器件加散熱器、導(dǎo)熱板
# ?4 W6 ]& |2 v. f
) w. D, Z# y) n% E9 {  \8 N7 o  當(dāng)PCB中有少數(shù)器件發(fā)熱量較大時(shí)(少于3個(gè))時(shí),可在發(fā)熱器件上加散熱器或?qū)峁,?dāng)溫度還不能降下來時(shí),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(shí)(多于3個(gè)),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(gè)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(gè)元件接觸而散熱。但由于元器件裝焊時(shí)高低一致性差,散熱效果并不好。通常在元器件面上加柔軟的熱相變導(dǎo)熱墊來改善散熱效果。3 n2 i' Z/ M! G1 j; ]# T* q4 ~, z

2 a" O, `' p2 y7 N$ m" Z9 F' {" V. ?# G2 v  2、通過PCB板本身散熱
0 `8 n( p0 N1 B7 O) c- A. Z
% M( N1 n$ a) i# f/ H; Z  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(shí)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(shí)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。/ L4 ]: z- P  j& L* z1 n6 {+ t
3 ^7 r/ k- J; q+ ^% k8 @  \
  3、采用合理的走線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)散熱
) j* `+ O% [& G! g2 I$ i- N 8 N' l: _6 @' W" k( f- T
  由于板材中的樹脂導(dǎo)熱性差,而銅箔線路和孔是熱的良導(dǎo)體,因此提高銅箔剩余率和增加導(dǎo)熱孔是散熱的主要手段。, S% h3 T3 i7 d# r. {
8 }' c- X* V" r
  評(píng)價(jià)PCB的散熱能力,就需要對(duì)由導(dǎo)熱系數(shù)不同的各種材料構(gòu)成的復(fù)合材料一一PCB用絕緣基板的等效導(dǎo)熱系數(shù)(九eq)進(jìn)行計(jì)算。
2 v$ @  ^2 z; ~! [+ S- G9 f 7 o5 t- W3 \# b9 W* T% M# m
  4.、對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其他器件)按縱長方式排列,或按橫長方式排列。
6 [' R* x$ n) c( G7 V, d" |! Q8 B! {/ j
6 B. W% _' ?- y  5.、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(hào)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。: o6 U+ I" R) N: _. |
+ W& _# r! x8 S* d1 _
  6.、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(shí)對(duì)其他器件溫度的影響。# G1 \) `' c9 k! W  P

- L2 t" J. {8 b7 o# t+ k: n  7、對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部),千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方,多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。
2 d" D- `# d0 |2 M9 M' m7 b, Y
+ M: h; d' y( a) e* ?; S  8、設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng),所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑,合理配置器件或印制電路板?諝饬鲃(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng),所以在印制電路板上配置器件時(shí),要避免在某個(gè)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。
( A6 N6 F3 J9 H
7 |0 j. m  Y5 [5 P! O  9.、避免PCB上熱點(diǎn)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(shè)計(jì)過程中要達(dá)到嚴(yán)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(qū)域,以免出現(xiàn)過熱點(diǎn)影響整個(gè)電路的正常工作。如果有條件的話,進(jìn)行印制電路的熱效能分析是很有必要的,如現(xiàn)在一些專業(yè)pcb設(shè)計(jì)軟件中增加的熱效能指標(biāo)分析軟件模塊,就可以幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。# U$ e/ X  w7 r" j! W; h
. A. L6 q3 S/ G9 Z8 p
  10、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(jì)功率電阻時(shí)盡可能選擇大一些的器件,且在調(diào)整印制板布局時(shí)使之有足夠的散熱空間。
: u, |/ _, ~$ [+ C; K) @
/ q! l, _+ ~. z1 r  11、高熱耗散器件在與基板連接時(shí)應(yīng)盡能減少它們之間的熱阻。為了更好地滿足熱特性要求,在芯片底面可使用一些熱導(dǎo)材料(如涂抹一層導(dǎo)熱硅膠),并保持一定的接觸區(qū)域供器件散熱。
9 `; U2 ~2 T, Y$ F ' Z& M2 A% }' {: p: ?& o
  12、器件與基板的連接:1 E$ c: R: o# q
1 ?( y# |8 w" Z, s
 。1) 盡量縮短器件引線長度;' v: J) D/ X% Z5 h( b
, V2 z9 F; w: r, L; b+ y$ [( z
  (2)選擇高功耗器件時(shí),應(yīng)考慮引線材料的導(dǎo)熱性,如果可能的話,盡量選擇引線橫段面最大;
* j3 P0 ]- [' Q3 b% R / K. Y3 ~+ @: @, l5 u3 G
  (3)選擇管腳數(shù)較多的器件。5 ]$ I) s' a/ \- K
2 d8 d, |' v! u# ?7 f
  13、器件的封裝選。! Q9 c( h0 J# a' w  I! ^, M) u
5 _* K" N0 u+ {5 h: b
 。1)在考慮熱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意器件的封裝說明和它的熱傳導(dǎo)率;. ^, ?4 |1 m& X6 m3 G# S

  b) T) E& b$ g/ V  (2)應(yīng)考慮在基板與器件封裝之間提供一個(gè)良好的熱傳導(dǎo)路徑;8 f  ?2 n% c; a+ U
$ W$ Y% l& c( @0 m
 。3)在熱傳導(dǎo)路徑上應(yīng)避免有空氣隔斷,如果有這種情況可采用導(dǎo)熱材料進(jìn)行填充。
1 B* i" ^6 T6 C6 L9 E  r$ U
9 B1 T7 _6 @6 y/ A

0

主題

96

帖子

487

積分

凡億讀者

積分
487
9#
發(fā)表于 2018-9-27 09:35:01 | 只看該作者
哎呦~不錯(cuò)哦~~~

3

主題

326

帖子

1396

積分

三級(jí)會(huì)員

Rank: 3Rank: 3

積分
1396
8#
發(fā)表于 2018-2-12 23:13:43 | 只看該作者
謝樓主!樓主辛苦!

11

主題

876

帖子

4749

積分

四級(jí)會(huì)員

Rank: 4

積分
4749
7#
發(fā)表于 2018-2-6 17:23:34 | 只看該作者
學(xué)習(xí)下,不錯(cuò)的帖子

5

主題

126

帖子

598

積分

二級(jí)會(huì)員

Rank: 2

積分
598
6#
發(fā)表于 2018-1-25 21:04:11 | 只看該作者
很好,很不錯(cuò),長知識(shí)了,謝謝樓主

26

主題

812

帖子

1294

積分

三級(jí)會(huì)員

Rank: 3Rank: 3

積分
1294
5#
發(fā)表于 2017-1-31 02:36:03 | 只看該作者
好方法,學(xué)習(xí)下

389

主題

2372

帖子

1萬

積分

論壇法老

Rank: 6Rank: 6

積分
14149
QQ
地板
發(fā)表于 2017-1-6 11:17:57 | 只看該作者
贊,非常不錯(cuò),值得收藏,謝謝分享

13

主題

457

帖子

2193

積分

三級(jí)會(huì)員

Rank: 3Rank: 3

積分
2193
板凳
發(fā)表于 2017-1-6 09:17:51 | 只看該作者
總結(jié)的不錯(cuò),
布衣之賞,每清風(fēng)朗月,美景良辰,對(duì)群山之參差,望巨波之滉漾。或玩新花,時(shí)觀落葉;

6

主題

574

帖子

2436

積分

三級(jí)會(huì)員

Rank: 3Rank: 3

積分
2436
沙發(fā)
發(fā)表于 2017-1-6 08:47:42 | 只看該作者
總結(jié)的不錯(cuò),

發(fā)表回復(fù)

本版積分規(guī)則

關(guān)閉

站長推薦上一條 /1 下一條


聯(lián)系客服 關(guān)注微信 下載APP 返回頂部 返回列表