如何在PCB 设计时改善散热

2019-08-03 08:56:52 1414

        不论任何的电子设备在工作时都会产生一定的热量,从而使设备内部温度迅速上升,如果不及时将热量散发,设备就会持续的升温,元器件就会因过热而失效,电子设备的可靠性能就会下降。因此,对PCB进行很好的散热处理是非常重要的。



1、加散热铜箔和采用大面积电源地铜箔。






如上图,  连接铜皮面积越大,结温越低



如上图,覆铜面积越大,结温越低。


2、热过孔

        热过孔能有效的降低器件结温,提高单板厚度方向温度的均匀性,为在PCB背面采取其他散热方式提供了可能。通过仿真发现。 相比无热过孔,在器件热功耗为2.5W、间距1mm、中心设计6x6的热过孔能使结温降低4.8°C左右,而PCB的顶面与底面的温差由原来的21°C减低到5°C。热过孔阵列改为4x4后,器件的结温与6x6相比升高了2.2°C。



3、IC背面露铜,减小铜皮与空气之间的热阻




4、PCB布局

大功率、热敏器件的要求。



1、热敏感器件放置在冷风区。

2、温度检测器件放置在最热的位置。

3、同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列,发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处),发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游。

4、设备内印制板的散热主要依靠空气流动,所以设计时要研究空气流动路径,合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动,所以在印制电路板上配置器件时,要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。  


5、水平方向上,大功率器件尽量靠近印制板边沿布置,以便缩短传热路径;垂直方向上,大功率器件尽量靠近印制板上方布置,以便减少这些器件工作时对其他器件温度的影响。


6、对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部),千万不要将它放在发热器件的正上方,多个器件最好是在水平面上交错布局。

7、将功耗最高和发热最大的器件布置在散热最佳位置附近。不要将发热较高的器件放置在印制板的角落和四周边缘,除非在它的附近安排有散热装置。在设计功率电阻时尽可能选择大一些的器件,且在调整印制板布局时使之有足够的散热空间。

8、元器件间距建议:

  

5.高发热器件加散热器、导热板

         当PCB中有少数器件发热量较大时(少于3个)时,可在发热器件上加散热器或导热管,当温度还不能降下来时,可采用带风扇的散热器,以增强散热效果。当发热器件量较多时(多于3个),可采用大的散热罩(板),它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上,与每个元件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差,散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。