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    PCB設計如何處理散熱問題

    發布時間 :2020-07-03 14:52 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
    對于電子設備,在運行過程中會產生一定量的熱量,從而迅速提高設備的內部溫度。如果不及時釋放熱量,設備將繼續加熱,設備會因過熱而發生故障,并且電子設備的可靠性會下降。因此PCB的散熱是非常重要的環節。那么PCB設計如何處理散熱問題?下面深圳宏力捷為大家介紹。
     
    PCB設計如何處理散熱問題
     
    一、提高與加熱元件直接接觸并傳導或通過PCB發出的PCB的散熱能力
    散熱最廣泛的PCB板是覆銅/環氧樹脂或酚醛樹脂覆玻璃和少量紙覆銅。
     
    盡管這些基板具有優異的電性能和機械加工性能,但它們的散熱性很差。作為高熱元件的散熱方式,幾乎不可能依靠PCB的樹脂來傳導熱量,而是將熱量從元件表面散發到周圍的空氣中。
     
    然而,隨著電子產品進入部件小型化,高密度安裝和高熱-加熱組裝的時代,僅在表面積非常小的部件表面上散熱是不夠的。
     
    同時,由于廣泛使用QFP和BGA等表面安裝組件,組件產生的熱量大量傳遞到THE PCB。因此,解決散熱問題的最佳方法是提高與加熱元件直接接觸并傳導或通過PCB發出的PCB的散熱能力。
     
    提高與加熱元件直接接觸并傳導或通過PCB發出的PCB的散熱能力
     
    二、PCB布局:熱敏設備放置在冷空氣區域中,溫度測量設備放置在最熱的位置
     
    在同一塊PCB器件上應盡可能根據熱值的大小和熱量分配的程度排列,熱值小的或耐熱性差的器件(如小信號晶體管,小型集成電路,電解電容器等)的冷卻氣流最好()在入口處,發熱量大或耐熱性好的器件(例如功率晶體管,大規模集成電路等)中最下游的冷卻氣流。
     
    在水平方向上,大功率設備應盡可能靠近印刷電路板的邊緣布置,以縮短傳熱路徑。在垂直方向上,大功率組件應盡可能靠近印刷電路板的頂部布置,以減少這些組件對其他組件溫度的影響。
     
    設備中PCB的散熱主要取決于氣流,因此在PCB設計時應研究氣流路徑,并正確配置組件或印刷電路板。
     
    氣流傾向于在阻力較低的地方流動,因此在印刷電路板上配置設備時,請避免在區域中留出較大空間。整臺機器中多個印刷電路板的配置也應注意相同的問題。
     
    溫度敏感的設備最好放置在溫度最低的區域(例如設備的底部),不要將其直接放在加熱設備上方,多個設備最好是水平布局交錯。
     
    具有最高功耗和最大熱量的設備被布置在最佳散熱位置附近。除非附近有散熱器,否則請勿將加熱設備放在印制板的角和邊緣。
     
    在PCB設計功率電阻時,應盡可能選擇較大的器件,并調整PCB布局,使其具有足夠的散熱空間。

     
    PCB布局:熱敏設備放置在冷空氣區域中,溫度測量設備放置在最熱的位置
     
    三、將散熱器或導熱管添加到加熱元件中
    換熱器和導熱板當PCB中的幾個組件發熱量高(小于3)時,可以將散熱器或導熱管添加到加熱元件中。當無法降低溫度時,可以使用帶風扇的散熱器來增強散熱效果。
     
    當加熱元件的數量較大(大于3個)時,可以使用較大的散熱器(面板)。它是一種特殊的散熱器,可根據PCB上加熱元件的位置和高度來定制,也可以是切掉了不同高度和高度的大型平板散熱器。散熱罩應固定在元件表面并與每個元件接觸以進行散熱。
     
    但是,由于在安裝和焊接過程中組件的一致性差,因此散熱效果不好。通常將軟質導熱墊添加到組件表面以改善散熱。
     
    對于使用自由對流空氣冷卻的設備,最好按縱向或橫向順序排列集成電路(或其他設備)。
     
    將散熱器或導熱管添加到加熱元件中
     
    四、增加銅箔的殘留率和增加導熱率
    由于板中樹脂的導熱性差,銅箔線和孔是良好的熱導體,因此增加銅箔的殘留率和增加導熱率是散熱的主要手段。為了評估PCB的散熱能力,有必要計算由導熱系數不同的各種材料組成的復合材料的絕緣基板的等效導熱系數(9 eq)。
     
    五、根據熱值的大小和熱量分配的程度排列器件
    在同一塊PCB器件上應盡可能根據熱值的大小和熱量分配的程度排列,熱值小的或耐熱性差的器件(如小信號晶體管,小型集成電路,電解電容器等)的冷卻氣流最好()在入口處,發熱量大或耐熱性好的器件(例如功率晶體管,大規模集成電路等)中最下游的冷卻氣流。
     
    根據熱值的大小和熱量分配的程度排列器件
     
    六、大功率設備應盡可能靠近印刷電路板的邊緣布置
    在水平方向上,大功率設備應盡可能靠近印刷電路板的邊緣布置,以縮短傳熱路徑。在垂直方向上,大功率組件應盡可能靠近印刷電路板的頂部布置,以減少這些組件對其他組件溫度的影響。
     
    七、避免在散熱區域中留出較大空間
    設備中PCB的散熱主要取決于氣流,因此在PCB設計時應研究氣流路徑,并正確配置組件或印刷電路板。
     
    氣流傾向于在阻力較低的地方流動,因此在印刷電路板上配置設備時,請避免在區域中留出較大空間。整臺機器中多個印刷電路板的配置也應注意相同的問題。
     
    大功率設備應盡可能靠近印刷電路板的邊緣布置
     
    八、溫度敏感設備放在溫度最低的區域
    溫度敏感的設備最好放置在溫度最低的區域(例如設備的底部),不要將其直接放在加熱設備上方,多個設備最好是水平布局交錯。
     
    九、具有最高功耗和最大熱量的設備被布置在最佳散熱位置附近
    具有最高功耗和最大熱量的設備被布置在最佳散熱位置附近。除非附近有散熱器,否則請勿將加熱設備放在印制板的角和邊緣。在PCB設計功率電阻時,應盡可能選擇較大的器件,并調整PCB布局,使其具有足夠的散熱空間。
     
    十、保持PCB表面溫度性能均勻一致
    避免將熱點集中在PCB上,并盡可能在PCB上平均分配功率,并保持PCB表面溫度性能均勻一致。
     
    保持PCB表面溫度性能均勻一致
     
    在PCB設計過程中通常很難實現嚴格的均勻分布,但是必須避免功率密度過高的區域,以免出現熱點而影響整個電路的正常工作。
     
    如果可能的話,非常有必要對印刷電路進行熱性能分析。例如,在一些專業的PCB設計軟??件中添加的熱性能指標分析軟件模塊可以幫助PCB設計人員優化電路PCB設計。


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