《电子线路板设计》课件-PCB散热设计VIP

PCB散热设计PCB散热设计热传递的方式？PCB散热设计的基本原则有哪些？温度对元器件及电子产品的影响？重点难点PCB散热设计造成电子设备故障的原因有很多，包括震动、潮湿、灰尘等原因，但高温是其中最重要的因素，其中温度对电子设备的影响高达40%。一、温度（高温）对元器件及电子产品的影响PCB散热设计温度升高会使电阻阻值降低，使电容器的使用寿命降低，温度过高还会造成焊点变脆、焊点脱落，焊点机械强度降低；结温升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，最终导致元器件失效。一、温度（高温）对元器件及电子产品的影响电阻贴片电阻电容PCB板晶体管PCB散热设计在电子产品中只要有温度差别存在就有热传递，通过热传递可以达到对印制板组装件的散热和冷却。热传递的三种方式：传导、辐射和对流。二、热传递的三种方式温度差热传递PCB散热设计（一）传导材料的热传导能力：与热导率（K），导热方向的截面积（S），温差（）成正比；与导热的长度（L），材料厚度成反比。导热方向的截面积越大，传导能力越强；温差越大，传导能力越强；热导率越大，传导能力越强。二、热传递的三种方式导热方向的截面积导热方向T自身T环境PCB散热设计（一）传导不同材料的热传导系数不同，起热传导作用也不同。常用铝合金或铜做散热器材料，对于大功率器件可以外加材料厚度较厚的散热器。二、热传递的三种方式PCB散热设计（二）辐射热辐射是指物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大。二、热传递的三种方式PCB散热设计（二）辐射相互靠近的元器件或发热装置（大功率器件等）彼此都会吸收对方的热辐射能量，加大两者之间的距离，可以降低相邻元器件的热辐射影响。

二、热传递的三种方式在材料有相同热辐射系数的条件下，无光泽或暗表面比光亮或有光泽的表面热辐射更强。PCB散热设计（三）对流对流是在流体和气体中的热能传递方式，主要是由于质点位置的移动，使温度趋于均匀。对于空气介质，强制对流比自然对流更能提高热传输系数，提高散热效果。二、热传递的三种方式PCB散热设计（一）PCB基材的选择1.选材PCB基材应根据焊接要求和耐热性要求，选择原则如下：（1）耐热性好；（2）CTE较小或与元器件CTE相适应的基材，以尽量减少元器件与基材之间的CTE相对差。三、PCB散热设计的基本原则基材：耐热性好CTE基材CTE元件CTE基材较小PCB散热设计（一）PCB基材的选择1.选材（3）PCB板材的热点温度不应超过125℃。尽可能选择更厚一点的覆铜箔。PCB板当前所处的温度：T环境温度通入电流，铜箔走线有温升：T温升其他元器件工作后，有其他热量产生：T其他元器件热量总体热点温度不能超过125℃三、PCB散热设计的基本原则铜箔走线T环境温度

T温升T其他元器件热量++125℃PCB散热设计（一）PCB基材的选择1.选材（4）如有SMD元件可选择铝基、陶瓷基等热阻小的板材。三、PCB散热设计的基本原则晶体管散热器晶体管+散热器贴片晶体管陶瓷基铝基PCB散热设计（二）PCB元器件的布局考虑PCB的散热时，元器件的布局要求如下：（1）板面热容量应均匀分布。注意不要把大功率元器件集中摆放，如果无法避免，则要把矮的元器件放在气流的上游，并保证足够的冷却风量流经热耗集中区。三、PCB散热设计的基本原则空气流矮元件高元件PCB散热设计（二）PCB元器件的布局考虑PCB的散热时，元器件的布局要求如下：（2）元件布局时，自然对流：纵向排列强制风冷：横向排列发热量大的元器件：气流的末端，对热敏感度或发热量小的元器件：冷却气流的前端。三、PCB散热设计的基本原则自然对流发热量大的元器件对热敏感度或发热量小的元器件强制风冷发热量大的元器件对热敏感度或发热量小的元器件PCB散热设计（二）PCB元器件的布局（3）热量较大或电流较大的元器件不要放置在PCB的角落和四周边缘，只要有可能应安装于散热器上，远离其他元器件，并保证散热通道通畅。三、PCB散热设计的基本原则PCB散热设计（二）PCB元器件的布局（4）PCB板最好是直立安装，板与板之间的距离不应小于2cm。对于自身温升超过30℃的热源，一般要求：在风冷条件下，电解电容等温度敏感元器件离热源的距离要求不小于2.5mm。在自然冷条件下，电解电容等温度敏感元器件离热源的距离要求不小于4.0mm。三、PCB散热设计的基本原则2cm2cm风冷自然冷热源热源2.5mm4.0mmPCB散热设计三、PCB散热设计的基本原则（三）PCB的布线（1）对于面积较大的焊盘和大面积铜箔上的焊点，应设计焊盘隔热环，在保持焊盘与大的导电面积电气连接的同时，将焊盘周围部分的导体蚀刻掉形成隔热区。隔热区PCB散热设计三、PCB散热设计的基本原则（三）PCB的布线（2）焊盘与大的导电面积的连接通道的导线宽度要适中。过窄会影响载流量，过宽会失去热隔离的效果。PCB散热设计三、PCB散热设计的基本原则（三）PCB的布线（2）焊盘与大的导电面积的连接通道，其导线宽度要适中。连接导线的总宽度应为连接盘（焊盘）直径的60%为宜。例如：焊盘直径为1.0mm，则连接通道的宽度为0.6mmdw=dx0.6PCB散热设计（三）PCB的布线（2）焊盘与大的导电面积的连接通道有多条导线，每条连接导线的宽度为连接导线的总宽度除以通道数。例如：焊盘直径为1.0mm，