PCB,散热

什么是PCB

1、概述

PCB（ Printed Circuit Board），中文名称为印制电(dian)(dian)路板，又称印刷线路板，是重(zhong)要的(de)(de)电(dian)(dian)子(zi)部(bu)件，是电(dian)(dian)子(zi)元器(qi)件的(de)(de)支撑(cheng)体(ti)，是电(dian)(dian)子(zi)元器(qi)件电(dian)(dian)气连接的(de)(de)载体(ti)。由于它是采用电(dian)(dian)子(zi)印刷术制作的(de)(de)，故被称为“印刷”电(dian)(dian)路板。

2、作用

电子(zi)设备采用印制(zhi)板后，由于同类印制(zhi)板的(de)一(yi)致性(xing)，从而避免了(le)(le)人工接(jie)线的(de)差错，并(bing)可实现电子(zi)元器(qi)件自动插装或(huo)贴装、自动焊锡(xi)、自动检测，保(bao)证了(le)(le)电子(zi)设备的(de)质(zhi)量(liang)，提(ti)高(gao)了(le)(le)劳动生产率、降低(di)了(le)(le)成本，并(bing)便于维修。

3、分(fen)类

（一）单面板(ban)

单面(mian)板（Single-Sided Boards） 在(zai)(zai)最(zui)基本(ben)的PCB上，零件(jian)集中在(zai)(zai)其中一(yi)面(mian)，导线则集中在(zai)(zai)另一(yi)面(mian)上（有贴片(pian)元件(jian)时和导线为同一(yi)面(mian)，插件(jian)器件(jian)再另一(yi)面(mian)）。

（二）双面板

双(shuang)面(mian)板（Double-Sided Boards） 这种电(dian)路(lu)板的两(liang)面(mian)都有(you)布线(xian)，不过要用(yong)上两(liang)面(mian)的导线(xian)，必须要在两(liang)面(mian)间(jian)有(you)适当的电(dian)路(lu)连接才行。

（三）多(duo)层(ceng)板

多(duo)层板（Multi-Layer Boards） 为了增加可以(yi)布线的(de)面(mian)积，多(duo)层板用(yong)上了更多(duo)单或(huo)双面(mian)的(de)布线板。

10种PCB散热方法

PCB散(san)(san)热(re).对于电(dian)子设备来说，工作时都(dou)会(hui)(hui)产生一定的(de)(de)热(re)量(liang)(liang)，从而使设备内(nei)部温度迅(xun)速(su)上升(sheng)，如果不及时将(jiang)该热(re)量(liang)(liang)散(san)(san)发出去，设备就(jiu)会(hui)(hui)持(chi)续的(de)(de)升(sheng)温，器件就(jiu)会(hui)(hui)因过热(re)而失效，电(dian)子设备的(de)(de)可靠性能(neng)就(jiu)会(hui)(hui)下降。因此，对电(dian)路(lu)板进(jin)行很(hen)好的(de)(de)散(san)(san)热(re)处理是非(fei)常(chang)重要(yao)的(de)(de)。PCB电(dian)路(lu)板的(de)(de)散(san)(san)热(re)是一个非(fei)常(chang)重要(yao)的(de)(de)环节，那么PCB电(dian)路(lu)板散(san)(san)热(re)技(ji)巧是怎(zen)样的(de)(de)，下面我们一起来讨论下。

（一）

通过PCB板本身散(san)(san)热(re)(re)目前广泛应(ying)用的(de)(de)PCB板材是覆铜/环氧玻璃(li)布(bu)(bu)基(ji)材或(huo)酚醛树脂玻璃(li)布(bu)(bu)基(ji)材，还有(you)少量使(shi)(shi)用的(de)(de)纸基(ji)覆铜板材。这些(xie)基(ji)材虽然具(ju)有(you)优良的(de)(de)电气(qi)性能和加工(gong)性能，但(dan)散(san)(san)热(re)(re)性差，作为(wei)高(gao)发(fa)(fa)热(re)(re)元(yuan)件(jian)的(de)(de)散(san)(san)热(re)(re)途径(jing)，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热(re)(re)量，而是从元(yuan)件(jian)的(de)(de)表(biao)面(mian)向周围(wei)空气(qi)中散(san)(san)热(re)(re)。但(dan)随着电子产(chan)品(pin)已进入到部件(jian)小(xiao)型化(hua)、高(gao)密度安装、高(gao)发(fa)(fa)热(re)(re)化(hua)组装时(shi)代，若只靠表(biao)面(mian)积十分小(xiao)的(de)(de)元(yuan)件(jian)表(biao)面(mian)来散(san)(san)热(re)(re)是非常不够的(de)(de)。同时(shi)由于QFP、BGA等表(biao)面(mian)安装元(yuan)件(jian)的(de)(de)大(da)量使(shi)(shi)用，元(yuan)器(qi)件(jian)产(chan)生的(de)(de)热(re)(re)量大(da)量地传给PCB板，因此，解决散(san)(san)热(re)(re)的(de)(de)最好方法(fa)是提(ti)高(gao)与发(fa)(fa)热(re)(re)元(yuan)件(jian)直接接触的(de)(de)PCB自(zi)身的(de)(de)散(san)(san)热(re)(re)能力，通过PCB板传导出去或(huo)散(san)(san)发(fa)(fa)出去。

加散热铜(tong)箔(bo)和采用大面(mian)积电(dian)源地(di)铜(tong)箔(bo)

热过(guo)孔

IC背面露铜，减小铜皮与(yu)空气之间的热(re)阻(zu)

PCB布局

a、热敏(min)感器(qi)件放置在冷风区。

b、温度检测器件放置在(zai)最热的位置。

c、同一(yi)块印(yin)制板上(shang)的(de)器(qi)件(jian)应(ying)尽可能按其发热(re)(re)(re)量大(da)(da)小(xiao)(xiao)及散热(re)(re)(re)程度分区排列，发热(re)(re)(re)量小(xiao)(xiao)或耐热(re)(re)(re)性差的(de)器(qi)件(jian)（如小(xiao)(xiao)信号晶(jing)体管、小(xiao)(xiao)规(gui)模集成电(dian)路(lu)、电(dian)解电(dian)容等）放在(zai)冷却气流的(de)最(zui)上(shang)流（入(ru)口(kou)处(chu)），发热(re)(re)(re)量大(da)(da)或耐热(re)(re)(re)性好的(de)器(qi)件(jian)（如功率(lv)晶(jing)体管、大(da)(da)规(gui)模集成电(dian)路(lu)等）放在(zai)冷却气流最(zui)下(xia)游。

d、在(zai)(zai)水平方向(xiang)(xiang)上(shang)，大功率器(qi)件尽量靠近印(yin)制板边(bian)沿布置，以(yi)便缩短传热路径；在(zai)(zai)垂直方向(xiang)(xiang)上(shang)，大功率器(qi)件尽量靠近印(yin)制板上(shang)方布置，以(yi)便减(jian)少(shao)这些器(qi)件工作(zuo)时对其他(ta)器(qi)件温(wen)度(du)的影(ying)响(xiang)。

e、设备内印(yin)(yin)制(zhi)板(ban)(ban)的(de)散热主要依靠空气(qi)流动(dong)，所以在设计时要研究空气(qi)流动(dong)路(lu)(lu)径，合理配置器(qi)件(jian)或印(yin)(yin)制(zhi)电(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)。空气(qi)流动(dong)时总是(shi)趋向于阻力小的(de)地方流动(dong)，所以在印(yin)(yin)制(zhi)电(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)上配置器(qi)件(jian)时，要避(bi)免在某个区域留有较大的(de)空域。整机中多(duo)块(kuai)印(yin)(yin)制(zhi)电(dian)路(lu)(lu)板(ban)(ban)的(de)配置也应注意(yi)同(tong)样(yang)的(de)问题。

f、对温(wen)度比较敏感的(de)(de)器(qi)(qi)件最好安置在温(wen)度最低的(de)(de)区域（如设(she)备的(de)(de)底部(bu)），千万不(bu)要将它放在发热器(qi)(qi)件的(de)(de)正上方，多个(ge)器(qi)(qi)件最好是在水平(ping)面(mian)上交错布局(ju)。

g、将(jiang)功(gong)耗最(zui)高和发(fa)热(re)最(zui)大(da)的(de)器(qi)件(jian)布(bu)置(zhi)(zhi)在(zai)散(san)热(re)最(zui)佳位置(zhi)(zhi)附(fu)近(jin)。不要将(jiang)发(fa)热(re)较(jiao)高的(de)器(qi)件(jian)放置(zhi)(zhi)在(zai)印制(zhi)板(ban)的(de)角落(luo)和四周边缘，除非在(zai)它的(de)附(fu)近(jin)安排有散(san)热(re)装置(zhi)(zhi)。在(zai)设计(ji)功(gong)率(lv)电(dian)阻(zu)时尽可能选(xuan)择(ze)大(da)一些的(de)器(qi)件(jian)，且在(zai)调(diao)整印制(zhi)板(ban)布(bu)局时使之有足够(gou)的(de)散(san)热(re)空间。

h、元器件间距建议：

（二）

高发(fa)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)件(jian)(jian)加(jia)散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)、导热(re)(re)(re)(re)板(ban)当PCB中有(you)少数器(qi)(qi)件(jian)(jian)发(fa)热(re)(re)(re)(re)量(liang)较(jiao)大时(shi)(shi)(少于3个(ge))时(shi)(shi)，可(ke)在发(fa)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)件(jian)(jian)上(shang)(shang)(shang)加(jia)散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)或导热(re)(re)(re)(re)管，当温度还不能降下来(lai)时(shi)(shi)，可(ke)采(cai)用(yong)(yong)带风(feng)扇的(de)(de)散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)，以增强(qiang)散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)效(xiao)果(guo)。当发(fa)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)件(jian)(jian)量(liang)较(jiao)多(duo)时(shi)(shi)(多(duo)于3个(ge))，可(ke)采(cai)用(yong)(yong)大的(de)(de)散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)罩(板(ban))，它是按(an)PCB板(ban)上(shang)(shang)(shang)发(fa)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)位(wei)置和(he)高低而定(ding)制的(de)(de)专(zhuan)用(yong)(yong)散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)或是在一个(ge)大的(de)(de)平板(ban)散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)上(shang)(shang)(shang)抠(kou)出不同的(de)(de)元件(jian)(jian)高低位(wei)置。将散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)罩整体扣在元件(jian)(jian)面(mian)上(shang)(shang)(shang)，与(yu)每个(ge)元件(jian)(jian)接触(chu)而散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)。但(dan)由(you)于元器(qi)(qi)件(jian)(jian)装焊时(shi)(shi)高低一致性(xing)差，散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)效(xiao)果(guo)并不好。通常(chang)在元器(qi)(qi)件(jian)(jian)面(mian)上(shang)(shang)(shang)加(jia)柔软的(de)(de)热(re)(re)(re)(re)相变导热(re)(re)(re)(re)垫来(lai)改善散(san)(san)(san)热(re)(re)(re)(re)效(xiao)果(guo)。

（三）

对于采(cai)用(yong)自由(you)对流空气(qi)冷却的设备，最好是(shi)将集成电路(或其他(ta)器件)按纵长方式排列，或按横长方式排列。

（四）

采(cai)用合理的(de)(de)(de)(de)走(zou)线(xian)设计(ji)实(shi)现散(san)(san)热由于板(ban)材中的(de)(de)(de)(de)树脂导(dao)热性(xing)差，而铜(tong)箔(bo)线(xian)路(lu)和孔是(shi)(shi)热的(de)(de)(de)(de)良导(dao)体，因此提高(gao)铜(tong)箔(bo)剩余率(lv)和增加(jia)导(dao)热孔是(shi)(shi)散(san)(san)热的(de)(de)(de)(de)主要手段。评价PCB的(de)(de)(de)(de)散(san)(san)热能力，就需要对由导(dao)热系数不同的(de)(de)(de)(de)各种材料(liao)构(gou)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)复合材料(liao)一一PCB用绝缘基板(ban)的(de)(de)(de)(de)等效导(dao)热系数(九eq)进行计(ji)算。

（五）

同一块(kuai)印制板上的(de)(de)器(qi)件应尽(jin)可能(neng)按其发(fa)热量(liang)大小(xiao)及(ji)散热程度分区排列，发(fa)热量(liang)小(xiao)或(huo)耐热性差的(de)(de)器(qi)件(如(ru)小(xiao)信号晶(jing)体管、小(xiao)规模(mo)集成(cheng)电(dian)路(lu)、电(dian)解电(dian)容等)放(fang)在冷(leng)却(que)气流(liu)的(de)(de)最上流(liu)(入口处)，发(fa)热量(liang)大或(huo)耐热性好的(de)(de)器(qi)件(如(ru)功(gong)率晶(jing)体管、大规模(mo)集成(cheng)电(dian)路(lu)等)放(fang)在冷(leng)却(que)气流(liu)最下游。

（六）

在水平方向上(shang)，大(da)功率(lv)器件尽量(liang)靠近印(yin)制(zhi)(zhi)板边沿(yan)布置(zhi)，以便缩短(duan)传热路径(jing);在垂直方向上(shang)，大(da)功率(lv)器件尽量(liang)靠近印(yin)制(zhi)(zhi)板上(shang)方布置(zhi)，以便减(jian)少这(zhei)些(xie)器件工作时(shi)对其他器件温度的影(ying)响。

（七）

设(she)备内印(yin)(yin)制板的散热主要依靠空气(qi)(qi)(qi)流(liu)动，所(suo)以在设(she)计(ji)时(shi)要研究空气(qi)(qi)(qi)流(liu)动路径，合理配(pei)置(zhi)器件或印(yin)(yin)制电路板。空气(qi)(qi)(qi)流(liu)动时(shi)总是趋向于阻力(li)小的地(di)方流(liu)动，所(suo)以在印(yin)(yin)制电路板上配(pei)置(zhi)器件时(shi)，要避免在某个区域(yu)留有(you)较大的空域(yu)。整(zheng)机中多块(kuai)印(yin)(yin)制电路板的配(pei)置(zhi)也应(ying)注意(yi)同样的问题。

（八）

对温(wen)度比较敏感的(de)器件最好安置在(zai)温(wen)度最低的(de)区域(如设备的(de)底部(bu))，千万(wan)不要将它放在(zai)发热器件的(de)正上(shang)方(fang)，多个器件最好是在(zai)水平面上(shang)交(jiao)错布(bu)局。

（九）

将功耗最(zui)(zui)(zui)高和发热(re)最(zui)(zui)(zui)大的(de)器件布置(zhi)(zhi)在(zai)散热(re)最(zui)(zui)(zui)佳位(wei)置(zhi)(zhi)附近(jin)。不要将发热(re)较高的(de)器件放置(zhi)(zhi)在(zai)印制(zhi)板(ban)的(de)角落和四周边(bian)缘，除非在(zai)它的(de)附近(jin)安排有散热(re)装置(zhi)(zhi)。在(zai)设计功率电阻时尽可能选择大一些的(de)器件，且在(zai)调整印制(zhi)板(ban)布局时使(shi)之有足(zu)够的(de)散热(re)空间(jian)。

（十）

避(bi)免(mian)PCB上热(re)点(dian)的(de)集中，尽可能地将功率均匀地分布在PCB板上，保(bao)持(chi)PCB表(biao)面温度(du)性能的(de)均匀和一致。往往设(she)计过程中要(yao)达到严格的(de)均匀分布是较为困难的(de)，但一定要(yao)避(bi)免(mian)功率密度(du)太高(gao)的(de)区域，以免(mian)出现过热(re)点(dian)影响整个电路(lu)的(de)正常工作。

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