PCB廠家講解PCB設(shè)計(jì)及散熱知識(shí)

對(duì)于電子設(shè)備來說，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，使設(shè)備內(nèi)部溫度迅速升高。 如果熱量不及時(shí)散發(fā)，設(shè)備溫度會(huì)持續(xù)升高，器件會(huì)因過熱而失效，電子設(shè)備的可靠性會(huì)下降。 因此，對(duì)電路板進(jìn)行良好的散熱處理非常重要。

電路板冷卻方式：

1 通過PCB散熱

目前廣泛使用的PCB板是覆銅板/環(huán)氧玻璃布基板或酚醛樹脂玻璃布基板，也有少數(shù)紙基覆銅板。 盡管這些基板具有優(yōu)異的電氣和加工性能，但散熱性較差。 作為高發(fā)熱元件的散熱方式，它們很難指望從PCB本身的樹脂傳導(dǎo)熱量，而是將熱量從元件表面散發(fā)到周圍空氣中。 然而，隨著電子產(chǎn)品進(jìn)入小型化、元件高密度安裝、高發(fā)熱組裝時(shí)代，僅僅依靠表面積很小的元件表面進(jìn)行散熱是不夠的。 同時(shí)，由于QFP、BGA等表面貼裝元件的大量使用，元件產(chǎn)生的大量熱量被轉(zhuǎn)移到PCB板上。 因此，解決散熱的最佳方法是提高與發(fā)熱元件直接接觸的PCB本身的散熱能力，通過PCB板傳導(dǎo)或散發(fā)。

2 高發(fā)熱體加散熱器及導(dǎo)熱板

當(dāng)PCB中發(fā)熱能力較大的元件較少（小于3個(gè)）時(shí)，可在發(fā)熱元件上加散熱器或傳熱管。 當(dāng)溫度無法降低時(shí)，可以使用帶風(fēng)扇的散熱器來增強(qiáng)散熱效果。 當(dāng)加熱裝置較多（3個(gè)以上）時(shí)，可采用較大的散熱罩（板）。 它是根據(jù)PCB板上發(fā)熱器件的位置和高度定制的專用散熱器，或者可以在大型平板散熱器上挑選不同的元件高低位置。 將隔熱罩整體扣在元件表面，并與各個(gè)元件接觸散熱。 但由于組裝、焊接時(shí)元件一致性差，散熱效果不佳。 通常會(huì)在元件表面添加軟質(zhì)熱相變導(dǎo)熱墊，以提高散熱效果。

3 對(duì)于采用自然對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備，集成電路（或其他器件）最好縱向或橫向布置。

4 在水平方向上，大功率器件盡可能靠近印制板邊緣布置，以縮短傳熱路徑； 在垂直方向上，大功率器件應(yīng)盡可能靠近印制電路板頂部布置，以減少這些器件在工作時(shí)對(duì)其他器件溫度的影響。

5 同一印制板上的元件應(yīng)根據(jù)其發(fā)熱量和散熱程度盡可能分區(qū)排列。 發(fā)熱量低或耐熱性差的元件（如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容器等）應(yīng)放置在冷卻氣流的頂部（入口），發(fā)熱量高的元件應(yīng)放置在冷卻氣流的頂部（入口）。 值或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）應(yīng)放置在冷卻氣流的底部。

6 將功耗和發(fā)熱最高的器件布置在最佳散熱位置附近。 不要將發(fā)熱高的元件放置在印制板的角落和周圍邊緣，除非附近有散熱器。 在功率電阻設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選擇較大的器件，并在調(diào)整印制電路板布局時(shí)使其有足夠的散熱空間。

7 設(shè)備中印刷電路板的散熱主要依靠氣流，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)研究氣流路徑，對(duì)設(shè)備或印刷電路板進(jìn)行合理配置。 空氣流動(dòng)時(shí)，總是傾向于流向阻力小的地方。 因此，在PCB上配置元器件時(shí)，要避免在某一區(qū)域留有較大的空間。 整機(jī)多塊印刷電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題。

8 對(duì)溫度敏感的設(shè)備應(yīng)放置在溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備底部），不應(yīng)放置在加熱設(shè)備的正上方。 多臺(tái)設(shè)備應(yīng)在水平面上錯(cuò)開布置。

9 避免PCB上熱點(diǎn)集中，盡可能將功率均勻分布在PCB上，保持PCB表面溫度性能的均勻性和一致性。 在設(shè)計(jì)過程中往往很難做到嚴(yán)格的均勻分布，但必須避開功率密度過高的區(qū)域，以免出現(xiàn)熱點(diǎn)，影響整個(gè)電路的正常工作。 如果條件允許，有必要對(duì)印制電路進(jìn)行熱效率分析。 例如，一些專業(yè)PCB設(shè)計(jì)軟件中添加熱效率指標(biāo)分析軟件模塊，可以幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

10采用合理的布線設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)散熱

由于片材中的樹脂導(dǎo)熱性能較差，而銅箔線路和孔是熱的良導(dǎo)體，因此提高銅箔殘留率和增加導(dǎo)熱孔是散熱的主要手段。為了評(píng)估PCB的散熱能力，需要計(jì)算PCB絕緣基板的等效導(dǎo)熱系數(shù)（9eq），PCB是由多種不同導(dǎo)熱系數(shù)的材料組成的復(fù)合材料。

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