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三種關(guān)鍵的PCB散熱技術(shù)
選擇PCB的設計和布局，以防止熱量在某些區域積聚，隨著(zhù)時(shí)間的流逝，這可能會(huì )導致災難性故障，甚至可能造成傷害。即使沒(méi)有人受傷，過(guò)多的熱量也會(huì )影響性能并損壞組件。因此，這是每個(gè)設計人員都應該了解并積極致力于控制其電路設計的主題。
為什么PCB散熱技術(shù)很重要
熱量過(guò)多會(huì )損壞PCB上的電子設備。
需要更多功率才能工作的電子設備會(huì )產(chǎn)生更多的熱量，這不足為奇。當負載電流增加時(shí)，電壓調節器，微控制器和功率晶體管等組件都會(huì )發(fā)熱。這些只是幾個(gè)示例，但還有更多示例。
老式手機往往會(huì )在簡(jiǎn)短的對話(huà)中升溫。從筆記本電腦的主板上卸下冷卻風(fēng)扇，您很快就可以在CPU上煎雞蛋了。而且，如果將這些電子設備放置在外殼中，則熱量幾乎會(huì )增加一倍。
所有電子元件都可以在有限的溫度范圍內運行。如果周?chē)鷾囟瘸^(guò)上限，則組件可能會(huì )損壞。即使它沒(méi)有破裂，過(guò)多的熱量也會(huì )對組件的性能產(chǎn)生負面影響。例如，與室溫相比，MCU在高溫下將消耗更多功率。
電子元器件長(cháng)時(shí)間暴露在高溫下會(huì )縮短其使用壽命。通常，升高10°C會(huì )使電子產(chǎn)品的壽命縮短一半。如果您對PCB散熱技術(shù)的使用不滿(mǎn)意，很快就會(huì )遇到與組件過(guò)早失效有關(guān)的問(wèn)題。
常見(jiàn)的PCB散熱技術(shù)
QFN組件的散熱孔陣列。
隨著(zhù)電子產(chǎn)品變得越來(lái)越強大而PCB變得越來(lái)越小，散熱技術(shù)比以往任何時(shí)候都更加重要。以下是一些行之有效的技術(shù)：
1.熱過(guò)孔陣列
您可以通過(guò)在銅填充區域上合并散熱孔陣列，將PCB變成板載散熱器，如上所示。這樣做的想法是使熱量從元件流到銅區域，并通過(guò)通孔中的空氣進(jìn)行散熱。通常，散熱孔陣列用于帶有散熱墊的電源管理模塊和組件。
在實(shí)施散熱孔陣列時(shí)，請記住，散熱孔必須具有較大的直徑（在0.1毫米左右），以有效地散熱。同樣，確保通孔不是散熱墊，而是填充孔，這些孔在所有側面都連接到銅區域。增加散熱孔的數量進(jìn)一步有助于散熱。
2.使用更寬的跡線(xiàn)
傳導高電流的銅走線(xiàn)會(huì )積聚熱量。因此，重要的是增加跡線(xiàn)的寬度，以最大程度地散熱到空氣中。這樣做還可以降低走線(xiàn)的熱阻并減少熱點(diǎn)。
3.使用散熱器和冷卻風(fēng)扇
如果PCB產(chǎn)生的熱量超過(guò)合理散發(fā)的熱量，那么諸如熱導通孔陣列之類(lèi)的無(wú)源散熱技術(shù)可能還不夠。在這種情況下，您需要在設計中包括散熱器和風(fēng)扇。
散熱器附著(zhù)在產(chǎn)生熱量最多的組件上，通常是穩壓器，CPU，MCU和功率晶體管。散熱器要么擰在PCB上，要么暴露在空氣中。在封閉式設計中，安裝了冷卻風(fēng)扇以將熱空氣排入環(huán)境。
最大限度地減少熱量對PCB的影響
將發(fā)熱組件放在PCB邊緣附近。
既然您已經(jīng)掌握了這些策略，那么您就需要制定策略來(lái)執行它們。首先，理想的是在PCB上分離發(fā)熱組件和熱敏組件。這樣，您就可以將散熱工作集中到特定區域。它還可以防止熱量向熱敏元件蔓延。
如果垂直安裝PCB，則當熱空氣上升時(shí)，發(fā)熱組件應放在頂部。而且，應將組件朝PCB的邊緣放置，以減少進(jìn)入環(huán)境的散熱路徑。