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PCB電路板“散熱”的正確方法是什麽?

2019-12-17 1151次瀏覽 分類:常見問題

    電子設備工作時產生的熱量,使設備內部溫度迅速上升,若不及時將該熱量散發,設備會持續升溫,器件就會因過熱失效,電子設備的可靠性將下降。因此,對電路板進行散熱處理十分重要。那麽PCB電路板“散熱”的正確方法是什麽?下麵高新區電子產品代加工廠AG真人一天輸一百萬技術員為您詳細解答。


PCB電路板“散熱”的正確方法是什麽?

    PCB電路板溫升因素分析:

    引起印製板溫升的直接原因是由於電路功耗器件的存在,電子器件均不同程度地存在功耗,發熱強度隨功耗的大小變化。

    PCB電路板中溫升的2種現象:

    (1)局部溫升或大麵積溫升;

    (2)短時溫升或長時間溫升。

    在分析PCB熱功耗時,一般從以下幾個方麵來分析。

    1.電氣功耗

    (1)分析單位麵積上的功耗;

    (2)分析PCB電路板上功耗的分布。

    2.印製板的結構

    (1)印製板的尺寸;

    (2)印製板的材料。

    3.印製板的安裝方式

    (1)安裝方式(如垂直安裝,水平安裝);

    (2)密封情況和離機殼的距離。

    4.熱輻射

    (1)印製板表麵的輻射係數;

    (2)印製板與相鄰表麵之間的溫差和他們的絕對溫度;

    5.熱傳導

    (1)安裝散熱器;

    (2)其他安裝結構件的傳導。

    6.熱對流

    (1)自然對流;

    (2)強迫冷卻對流。

    從PCB上述各因素的分析是解決印製板溫升的有效途徑,往往在一個產品和係統中這些因素是互相關聯和依賴的,大多數因素應根據實際情況來分析,隻有針對某一具體實際情況才能比較正確地計算或估算出溫升和功耗等參數。

    PCB電路板散熱方式

    1.高發熱器件加散熱器、導熱板

    當PCB中有少數器件發熱量較大時(少於3個),可在發熱器件上加散熱器或導熱管,當溫度還不能降下來時,可采用帶風扇的散熱器,以增強散熱效果。當發熱器件量較多時(多於3個),可采用大的散熱罩(板),它是按PCB板上發熱器件的位置和高低而定製的專用散熱器或是在一個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麵上,與每個元件接觸而散熱。但由於元器件裝焊時高低一致性差,散熱效果並不好。通常在元器件麵上加柔軟的熱相變導熱墊來改善散熱效果。

    2.通過PCB板本身散熱

    目前廣泛應用的PCB板材是覆銅/環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良的電氣性能和加工性能,但散熱性差,作為高發熱元件的散熱途徑,幾乎不能指望由PCB本身樹脂傳導熱量,而是從元件的表麵向周圍空氣中散熱。但隨著電子產品已進入到部件小型化、高密度安裝、高發熱化組裝時代,若隻靠表麵積十分小的元件表麵來散熱是非常不夠的。同時由於QFP、BGA等表麵安裝元件的大量使用,元器件產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。

    3.采用合理的走線設計實現散熱

    由於板材中的樹脂導熱性差,而銅箔線路和孔是熱的良導體,因此提高銅箔剩餘率和增加導熱孔是散熱的主要手段。

    評價PCB的散熱能力,就需要對由導熱係數不同的各種材料構成的複合材料一一PCB用絕緣基板的等效導熱係數(九eq)進行計算。

    4.對於采用自由對流空氣冷卻的設備,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。

    5.同一塊印製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)放在冷卻氣流最下遊。

    6.在水平方向上,大功率器件盡量靠近印製板邊沿布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印製板上方布置,以便減少這些器件工作時對其他器件溫度的影響。

    7.對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域(如設備的底部),千萬不要將它放在發熱器件的正上方,多個器件最好是在水平麵上交錯布局。

    8.設備內印製板的散熱主要依靠空氣流動,所以在設計時要研究空氣流動路徑,合理配置器件或印製電路板。空氣流動時總是趨向於阻力小的地方流動,所以在印製電路板上配置器件時,要避免在某個區域留有較大的空域。整機中多塊印製電路板的配置也應注意同樣的問題。

    9.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表麵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,進行印製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。

    10.將功耗最高和發熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發熱較高的器件放置在印製板的角落和四周邊緣,除非在它的附近安排有散熱裝置。在設計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件,且在調整印製板布局時使之有足夠的散熱空間。

    11.高熱耗散器件在與基板連接時應盡可能減少它們之間的熱阻。為了更好地滿足熱特性要求,在芯片底麵可使用一些熱導材料(如塗抹一層導熱矽膠),並保持一定的接觸區域供器件散熱。

    12.器件與基板的連接:

    (1)盡量縮短器件引線長度;

    (2)選擇高功耗器件時,應考慮引線材料的導熱性,盡量選擇引線橫段麵最大的;

    (3)選擇管腳數較多的器件。

    13.器件的封裝選取:

    (1)在考慮熱設計時應注意器件的封裝說明和它的熱傳導率;

    (2)應考慮在基板與器件封裝之間提供一個良好的熱傳導路徑;

    (3)在熱傳導路徑上應避免有空氣隔斷,如果有這種情況可采用導熱材料進行填充。

    以上就是“PCB電路板”散熱“的正確方法是什麽?”的相關介紹,了解以上內容,希望在您遇到PCB電路板溫升的情況時有所幫助。

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