值得收藏!汇总十种PCB散热方法
扫描二维码
随时随地手机看文章
随着电子设备性能的不断提升,散热问题成为了设计中不可忽视的一环。散热不良不仅会导致设备性能下降,还可能缩短设备的使用寿命。以下是十种提高PCB散热效率的策略。
对于电子设备来说,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,如果不及时将该热量散发出去,设备就会持续的升温,器件就会因过热而失效,电子设备的可靠性能就会下降。
在现代电子领域,随着器件尺寸的不断缩小和性能的不断提高,热管理问题日益凸显,不容忽视。电子设备在运行过程中产生的热量,如果处理不当,散发不了,就会像潜移默化的威胁一样,悄无声息地危及设备的稳定性和寿命。
电子设备在运行过程中会产生一定的热量,导致设备内部温度迅速升高。如果不及时散发这种热量,设备会继续发热,导致元件因过热而失效,从而降低电子设备的可靠性和性能,如何在源头验证PCB的可制造性就至关重要,这也是PCB制造的关键问题。
因此,有效管理电路板的散热至关重要。PCB的散热起着至关重要的作用,所以让我们讨论一些PCB散热技术。
广泛使用的散热PCB材料包括覆铜环氧玻璃布基板或酚醛树脂玻璃布基板,少数还使用纸基铜包板。
虽然这些基板具有优异的电气和加工性能,但它们的散热性很差。作为高发热元件的冷却方式,几乎不可能依靠PCB树脂本身的热传导,而是将热量从元件表面散发到周围的空气中。
但随着电子产品进入元器件小型化、高密度组装、高发热时代,仅仅依靠元器件的小表面积进行散热是远远不够的。
同时,由于QFP和BGA等表面贴装元件的广泛使用,电子元件产生的热量被广泛传递到PCB上。因此,解决散热问题的最有效方法是增强PCB与发热元件直接接触的固有散热能力,从而允许热量通过PCB传导或散发。
因此,对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。PCB电路板的散热是一个非常重要的环节,那么PCB电路板散热技巧是怎样的,下面我们一起来讨论下。
01
通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材,还有少量使用的纸基覆铜板材。
这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能,但散热性差,作为高发热元件的散热途径,几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量,而是从元件的表面向周围空气中散热。
但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代,若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。
同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用,元器件产生的热量大量地传给PCB板,因此,解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力,通过PCB板传导出去或散发出去。
1、利用PCB板材的散热潜力
尽管传统的PCB板材如覆铜环氧玻璃布基材在电气性能上表现出色,但其散热能力有限。为了应对高功率密度的挑战,现代PCB设计需要考虑板材的热传导性能。通过优化板材选择和布局,可以显著提高散热效率。
2、散热器和导热材料的应用
对于高功率器件,单纯的PCB散热可能不足以满足需求。这时,可以采用散热器或导热板来辅助散热。对于多个发热器件,可以考虑定制散热罩或平板散热器,并使用热相变导热垫来提高接触效率。
3、器件排列的优化
在设计PCB时,应根据器件的发热量和耐热性进行分区排列。将耐热性差的器件放置在冷却气流的上游,而将耐热性好的器件放置在下游,以实现更有效的热管理。
4、走线设计的策略
合理的走线设计对于散热同样重要。通过增加铜箔线路和导热孔,可以提高PCB的热传导效率。同时,计算PCB的等效导热系数,有助于评估和优化散热设计。
5、布局的细致调整
在PCB布局中,大功率器件应尽可能靠近边缘布置,以缩短热传导路径。在垂直方向上,应将这些器件布置在上方,以减少对其他器件的影响。
6、空气流动路径的规划
空气流动是PCB散热的关键。设计时应考虑空气流动路径,合理配置器件,避免在某些区域形成较大的空域,以促进空气流动。
7、敏感器件的安置
对于温度敏感的器件,应将其安置在温度较低的区域,避免直接放置在发热器件的上方,并在水平面上进行交错布局。
8、发热器件的散热优化
将功耗高和发热大的器件布置在散热条件最佳的位置附近,避免将它们放置在PCB的角落和边缘,除非有额外的散热装置。
9、避免热点的集中
在PCB设计中,应避免功率密度过高的区域,以防止热点的形成。通过均匀分布功率,可以保持PCB表面温度的均匀性。
10、创新散热技术的应用
除了传统的散热方法,还可以探索如热管、相变材料、微通道冷却等创新散热技术,以适应不断增长的散热需求。