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PCB電路板散熱處理技巧

編輯:欣達電子   發(fā)表日期 : 2019-01-12   閱讀量:650

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)品已進入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時代,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。


2、高發(fā)熱器件加散熱器、導(dǎo)熱板

   當(dāng)PCB中有少數(shù)器件發(fā)熱量較大時(少于3個)時,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,可采用帶風(fēng)扇的散熱器,以增強散熱效果。當(dāng)發(fā)熱器件量較多時(多于3個),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,與每個元件接觸而散熱。但由于元器件裝焊時高低一致性差,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、注意空氣對流散熱

   對于采用自由對流空氣冷卻的設(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。注意使強迫通風(fēng)與自然通風(fēng)方向一致;設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動,所以在設(shè)計時要研究空氣流動路徑,合理配置器件或印制電路板??諝饬鲃訒r總是趨向于阻力小的地方流動,所以在印制電路板上配置器件時,要避免在某個區(qū)域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題。 


4、采用合理的走線設(shè)計實現(xiàn)散熱

   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。盡可能多安放金屬化過孔, 且孔徑、盤面盡量大,依靠過孔幫助散熱;根據(jù)器件電流密度規(guī)劃最小通道寬度;特別注意接合點處通道布線;大電流線條盡量表面化;在不能滿足要求的條件下,可考慮采用匯流排;


5、合理布局

   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。也可以考慮把發(fā)熱高、輻射大的元件專門設(shè)計安裝在一個印制板上;

   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對其他器件溫度的影響。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)計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件,且在調(diào)整印制板布局時使之有足夠的散熱空間。

   對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,多個器件最好是在水平面上交錯布局。


6、工藝方法

   對一些雙面裝有器件的區(qū)域容易引起局部高溫,為了改善散熱條件,可以在焊膏中摻入少量的細小銅料,再流焊后在器件下方焊點就有一定的高度。使器件與印制板間的間隙增加,增加了對流散熱。


7、注意選材

   由于元件安裝在印制板上也發(fā)出一部分熱量,影響工作溫度,選擇材料和印制板設(shè)計時應(yīng)考慮到這些因素,熱點溫度應(yīng)不超過 125 ℃;盡可能選擇更厚一點的覆銅箔;特殊情況下可選擇鋁基、陶瓷基等熱阻小的板材; 采用多層板結(jié)構(gòu)有助于 PCB 熱設(shè)計;射頻功放或者LED PCB采用金屬底座基板。