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PCB设计如何处理散热问题

发布时间 :2020-07-03 14:52 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCB设计部
对于电子设备,在运行过程中会产生一定量的热量,从而迅速提高设备的内部温度。如果不及时释放热量,设备将继续加热,设备会因过热而发生故障,并且电子设备的可靠性会下降。因此PCB的散热是非常重要的环节。那么PCB设计如何处理散热问题?下面深圳宏力捷为大家介绍。
 
PCB设计如何处理散热问题
 
一、提高与加热元件直接接触并传导或通过PCB发出的PCB的散热能力
散热最广泛的PCB板是覆铜/环氧树脂或酚醛树脂覆玻璃和少量纸覆铜。
 
尽管这些基板具有优异的电性能和机械加工性能,但它们的散热性很差。作为高热元件的散热方式,几乎不可能依靠PCB的树脂来传导热量,而是将热量从元件表面散发到周围的空气中。
 
然而,随着电子产品进入部件小型化,高密度安装和高热-加热组装的时代,仅在表面积非常小的部件表面上散热是不够的。
 
同时,由于广泛使用QFP和BGA等表面安装组件,组件产生的热量大量传递到THE PCB。因此,解决散热问题的最佳方法是提高与加热元件直接接触并传导或通过PCB发出的PCB的散热能力。
 
提高与加热元件直接接触并传导或通过PCB发出的PCB的散热能力
 
二、PCB布局:热敏设备放置在冷空气区域中,温度测量设备放置在最热的位置
 
在同一块PCB器件上应尽可能根据热值的大小和热量分配的程度排列,热值小的或耐热性差的器件(如小信号晶体管,小型集成电路,电解电容器等)的冷却气流最好()在入口处,发热量大或耐热性好的器件(例如功率晶体管,大规模集成电路等)中最下游的冷却气流。
 
在水平方向上,大功率设备应尽可能靠近印刷电路板的边缘布置,以缩短传热路径。在垂直方向上,大功率组件应尽可能靠近印刷电路板的顶部布置,以减少这些组件对其他组件温度的影响。
 
设备中PCB的散热主要取决于气流,因此在PCB设计时应研究气流路径,并正确配置组件或印刷电路板。
 
气流倾向于在阻力较低的地方流动,因此在印刷电路板上配置设备时,请避免在区域中留出较大空间。整台机器中多个印刷电路板的配置也应注意相同的问题。
 
温度敏感的设备最好放置在温度最低的区域(例如设备的底部),不要将其直接放在加热设备上方,多个设备最好是水平布局交错。
 
具有最高功耗和最大热量的设备被布置在最佳散热位置附近。除非附近有散热器,否则请勿将加热设备放在印制板的角和边缘。
 
在PCB设计功率电阻时,应尽可能选择较大的器件,并调整PCB布局,使其具有足够的散热空间。

 
PCB布局:热敏设备放置在冷空气区域中,温度测量设备放置在最热的位置
 
三、将散热器或导热管添加到加热元件中
换热器和导热板当PCB中的几个组件发热量高(小于3)时,可以将散热器或导热管添加到加热元件中。当无法降低温度时,可以使用带风扇的散热器来增强散热效果。
 
当加热元件的数量较大(大于3个)时,可以使用较大的散热器(面板)。它是一种特殊的散热器,可根据PCB上加热元件的位置和高度来定制,也可以是切掉了不同高度和高度的大型平板散热器。散热罩应固定在元件表面并与每个元件接触以进行散热。
 
但是,由于在安装和焊接过程中组件的一致性差,因此散热效果不好。通常将软质导热垫添加到组件表面以改善散热。
 
对于使用自由对流空气冷却的设备,最好按纵向或横向顺序排列集成电路(或其他设备)。
 
将散热器或导热管添加到加热元件中
 
四、增加铜箔的残留率和增加导热率
由于板中树脂的导热性差,铜箔线和孔是良好的热导体,因此增加铜箔的残留率和增加导热率是散热的主要手段。为了评估PCB的散热能力,有必要计算由导热系数不同的各种材料组成的复合材料的绝缘基板的等效导热系数(9 eq)。
 
五、根据热值的大小和热量分配的程度排列器件
在同一块PCB器件上应尽可能根据热值的大小和热量分配的程度排列,热值小的或耐热性差的器件(如小信号晶体管,小型集成电路,电解电容器等)的冷却气流最好()在入口处,发热量大或耐热性好的器件(例如功率晶体管,大规模集成电路等)中最下游的冷却气流。
 
根据热值的大小和热量分配的程度排列器件
 
六、大功率设备应尽可能靠近印刷电路板的边缘布置
在水平方向上,大功率设备应尽可能靠近印刷电路板的边缘布置,以缩短传热路径。在垂直方向上,大功率组件应尽可能靠近印刷电路板的顶部布置,以减少这些组件对其他组件温度的影响。
 
七、避免在散热区域中留出较大空间
设备中PCB的散热主要取决于气流,因此在PCB设计时应研究气流路径,并正确配置组件或印刷电路板。
 
气流倾向于在阻力较低的地方流动,因此在印刷电路板上配置设备时,请避免在区域中留出较大空间。整台机器中多个印刷电路板的配置也应注意相同的问题。
 
大功率设备应尽可能靠近印刷电路板的边缘布置
 
八、温度敏感设备放在温度最低的区域
温度敏感的设备最好放置在温度最低的区域(例如设备的底部),不要将其直接放在加热设备上方,多个设备最好是水平布局交错。
 
九、具有最高功耗和最大热量的设备被布置在最佳散热位置附近
具有最高功耗和最大热量的设备被布置在最佳散热位置附近。除非附近有散热器,否则请勿将加热设备放在印制板的角和边缘。在PCB设计功率电阻时,应尽可能选择较大的器件,并调整PCB布局,使其具有足够的散热空间。
 
十、保持PCB表面温度性能均匀一致
避免将热点集中在PCB上,并尽可能在PCB上平均分配功率,并保持PCB表面温度性能均匀一致。
 
保持PCB表面温度性能均匀一致
 
在PCB设计过程中通常很难实现严格的均匀分布,但是必须避免功率密度过高的区域,以免出现热点而影响整个电路的正常工作。
 
如果可能的话,非常有必要对印刷电路进行热性能分析。例如,在一些专业的PCB设计软​​件中添加的热性能指标分析软件模块可以帮助PCB设计人员优化电路PCB设计。


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