如何在PCB 設計時改善散熱

2019-08-03 08:56:52 1667

        不論任何的電子設備在工作時都會產生一定的熱量,從而使設備內部溫度迅速上升,如果不及時將熱量散發,設備就會持續的升溫,元器件就會因過熱而失效,電子設備的可靠性能就會下降。因此,對PCB進行很好的散熱處理是非常重要的。



1、加散熱銅箔和采用大面積電源地銅箔。


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如上圖,  連接銅皮面積越大,結溫越低



如上圖,覆銅面積越大,結溫越低。


2、熱過孔

        熱過孔能有效的降低器件結溫,提高單板厚度方向溫度的均勻性,為在PCB背面采取其他散熱方式提供了可能。通過仿真發現。 相比無熱過孔,在器件熱功耗為2.5W、間距1mm、中心設計6x6的熱過孔能使結溫降低4.8°C左右,而PCB的頂面與底面的溫差由原來的21°C減低到5°C。熱過孔陣列改為4x4后,器件的結溫與6x6相比升高了2.2°C。



3、IC背面露銅,減小銅皮與空氣之間的熱阻




4、PCB布局

大功率、熱敏器件的要求。



1、熱敏感器件放置在冷風區。

2、溫度檢測器件放置在最熱的位置。

3、同一塊印制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)放在冷卻氣流最下游。

4、設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動,所以設計時要研究空氣流動路徑,合理配置器件或印制電路板。空氣流動時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,要避免在某個區域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的配置也應注意同樣的問題。  


5、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;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。


6、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面上交錯布局。

7、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。在設計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件,且在調整印制板布局時使之有足夠的散熱空間。

8、元器件間距建議:

  

5.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(少于3個)時,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(多于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熱墊來改善散熱效果。