PCB设计之散热

只看该作者 · 2023-7-25 10:45

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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。因此，对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。

那么PCB设计中常用的散热方案都有哪些呢？

首先，需要散热的设计一般都是含有功率器件、电池等发热量大的部分功能的产品设计，需要及时把热量扩散到周围以及产品外部，防止热量累积导致局部温度过高，从而影响设备运行可靠性。

下面先来看一下功率器件在设计PCB时的常见散热方式。
对于局部功率芯片发热的设计来说，最常见的散热方式就是增加散热焊盘了。功率型器件在设计时通常都会预留底部散热焊盘，因此PCB设计时在芯片底部放置大块的铜箔，同时也可进行开窗处理，增加散热效率。
这个大块铜箔可以是电源或者地铜箔，也可以是其他电气网络，要看芯片的底部焊盘对应的电气网络。

对于空间相对紧张的芯片，比如周围有引脚引出的芯片，可以将散热铜箔延伸至芯片外部，也可以在芯片底部增加散热过孔，在背面防止散热铜箔。

对于发热量更大的芯片，可以在上述方案的基础上增加散热片和/或散热风扇。比如CPU都会在背上背着一个散热片，有的也会有散热风扇进行散热。

对于一块PCB板上有数个发热源或者发热量很大的情况，也可以考虑通过散热铜条均衡热量，扩大散热面积，也可以将热量传导到外部，进行更高效的散热。

对于有些方案来说，可能芯片附近空间紧张，不允许放置散热片，这时候可以考虑通过散热过孔将散热铜箔引到背面，并在芯片背面放置散热片。

对于一些插件型的功率器件，比如LDO、MOS管等，可以直接在器件上安装散热片，或者直接将芯片设计在外壳附近，然后直接安装到金属外壳上进行散热。

而对于LED灯板这种几乎全局发热量都很大的设计来说，可以考虑另外一种散热方案：整板都是散热板，也就是铝基板方案。
铝基板整个电路板都是铝材质，对于导热散热有很好的效果。

对于需要大电流流过的走线，可以采用宽线径同时走线开窗的方式，后期可以在走线上镀锡或者焊接散热铜条的方式增加散热效率。

而对于整体设计来说，热敏感器件或者耐热性较差的器件，要离发热量大的器件尽量远，同时散热气流的流向要从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）流向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）。
发热器件放置时要尽量靠近边缘放置，以缩短散热路径。
对于相对复杂的方案，最好能在设计布局前进行热仿真分析，有针对性的做好散热布局设计。

以上就是我所了解的关于PCB散热的相关知识，欢迎大家一起讨论。