PCB的热设计
热分析、热设计是提高印制板热可靠性的重要措施。 基于热设计的基本知识, 讨
论了 PCB设计中散热方式的选择、热设计和热分析的技术措施。
1、热设计的重要性电子设备在工作期间所消耗的电能,除了有用功外,大部分
转化成热量散发。 电子设备产生的热量, 使内部温度迅速上升, 如果不及时将该
热量散发,设备会继续升温,器件就会因过热失效,电子设备的可靠性将下降。
SMT使电子设备的安装密度增大,有效散热面积减小,设备温升严重地影响可靠
性,因此,对热设计的研究显得十分重要。
2、印制电路板温升因素分析 引起印制板温升的直接原因是由于电路功耗器件
的存在,电子器件均不同程度地存在功耗, 发热强度随功耗的大小变化。 印制板
中温升的 2 种现象: (1)局部温升或大面积温升;( 2)短时温升或长时间
温升。在分析 PCB热功耗时,一般从以下几个方面来分析。 2.1 电气功耗
(1)分析单位面积上的功耗;( 2)分析 PCB板上功耗的分布。 2.2 印制板的
结构 (1)印制板的尺寸;( 2)印制板的材料。 2.3 印制板的安装方式
(1)安装方式(如垂直安装,水平安装);( 2)密封情况和离机壳的距离。
2.4 热辐射 (1)印制板表面的辐射系数;( 2)印制板与相邻表面之间的温
差和他们的绝对温度; 2.5 热传导 (1)安装散热器;( 2)其他安装结构
件的传导。 2.6 热对流 (1)自然对流; (2)强迫冷却对流。从 PCB上
述各因素的分析是解决印制板的温升的有效途径, 往往在一个产品和系统中这些
因素是互相关联和依赖的, 大多数因素应根据实际情况来分析, 只有针对某一具
体实际情况才能比较正确地计算或估算出温升和功耗等参数。
3、热设计原则 3.1 选材 (1)印制板的导线由于通过电流而引起的温升加
上规定的环境温度应不超过 125℃(常用的典型值。 根据选用的板材可能不同) 。
由于元件安装在印制板上也发出一部分热量, 影响工作温度, 选择材料和印制板
设计时应考虑到这些因素,热点温度应不超过 125℃。尽可能选择更厚一点的覆