PCB廠家講解PCB設計及散熱知識

對于電子設備來說，在運行過程中會產生一定的熱量，使設備內部溫度迅速升高。 如果熱量不及時散發，設備溫度會持續升高，器件會因過熱而失效，電子設備的可靠性會下降。 因此，對電路板進行良好的散熱處理非常重要。

電路板冷卻方式：

1 通過PCB散熱

目前廣泛使用的PCB板是覆銅板/環氧玻璃布基板或酚醛樹脂玻璃布基板，也有少數紙基覆銅板。 盡管這些基板具有優異的電氣和加工性能，但散熱性較差。 作為高發熱元件的散熱方式，它們很難指望從PCB本身的樹脂傳導熱量，而是將熱量從元件表面散發到周圍空氣中。 然而，隨著電子產品進入小型化、元件高密度安裝、高發熱組裝時代，僅僅依靠表面積很小的元件表面進行散熱是不夠的。 同時，由于QFP、BGA等表面貼裝元件的大量使用，元件產生的大量熱量被轉移到PCB板上。 因此，解決散熱的最佳方法是提高與發熱元件直接接觸的PCB本身的散熱能力，通過PCB板傳導或散發。

2 高發熱體加散熱器及導熱板

當PCB中發熱能力較大的元件較少（小于3個）時，可在發熱元件上加散熱器或傳熱管。 當溫度無法降低時，可以使用帶風扇的散熱器來增強散熱效果。 當加熱裝置較多（3個以上）時，可采用較大的散熱罩（板）。 它是根據PCB板上發熱器件的位置和高度定制的專用散熱器，或者可以在大型平板散熱器上挑選不同的元件高低位置。 將隔熱罩整體扣在元件表面，并與各個元件接觸散熱。 但由于組裝、焊接時元件一致性差，散熱效果不佳。 通常會在元件表面添加軟質熱相變導熱墊，以提高散熱效果。

3 對于采用自然對流空氣冷卻的設備，集成電路（或其他器件）最好縱向或橫向布置。

4 在水平方向上，大功率器件盡可能靠近印制板邊緣布置，以縮短傳熱路徑； 在垂直方向上，大功率器件應盡可能靠近印制電路板頂部布置，以減少這些器件在工作時對其他器件溫度的影響。

5 同一印制板上的元件應根據其發熱量和散熱程度盡可能分區排列。 發熱量低或耐熱性差的元件（如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容器等）應放置在冷卻氣流的頂部（入口），發熱量高的元件應放置在冷卻氣流的頂部（入口）。 值或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規模集成電路等）應放置在冷卻氣流的底部。

6 將功耗和發熱最高的器件布置在最佳散熱位置附近。 不要將發熱高的元件放置在印制板的角落和周圍邊緣，除非附近有散熱器。 在功率電阻設計時，盡量選擇較大的器件，并在調整印制電路板布局時使其有足夠的散熱空間。

7 設備中印刷電路板的散熱主要依靠氣流，因此設計時應研究氣流路徑，對設備或印刷電路板進行合理配置。 空氣流動時，總是傾向于流向阻力小的地方。 因此，在PCB上配置元器件時，要避免在某一區域留有較大的空間。 整機多塊印刷電路板的配置也應注意同樣的問題。

8 對溫度敏感的設備應放置在溫度最低的區域（如設備底部），不應放置在加熱設備的正上方。 多臺設備應在水平面上錯開布置。

9 避免PCB上熱點集中，盡可能將功率均勻分布在PCB上，保持PCB表面溫度性能的均勻性和一致性。 在設計過程中往往很難做到嚴格的均勻分布，但必須避開功率密度過高的區域，以免出現熱點，影響整個電路的正常工作。 如果條件允許，有必要對印制電路進行熱效率分析。 例如，一些專業PCB設計軟件中添加熱效率指標分析軟件模塊，可以幫助設計人員優化電路設計。

10采用合理的布線設計，實現散熱

由于片材中的樹脂導熱性能較差，而銅箔線路和孔是熱的良導體，因此提高銅箔殘留率和增加導熱孔是散熱的主要手段。為了評估PCB的散熱能力，需要計算PCB絕緣基板的等效導熱系數（9eq），PCB是由多種不同導熱系數的材料組成的復合材料。

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