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技術(shù)專(zhuān)題
了解PCB有效導熱率
在電子領(lǐng)域，了解印刷電路板（PCB）的熱行為比在碗和盤(pán)子之間翻轉要復雜得多。了解PCB有效導熱性的來(lái)龍去脈始于設計階段的熱管理計劃。
什么是PCB有效導熱系數？
PCB的有效導熱系數反映了PCB的傳熱能力。
術(shù)語(yǔ)“有效導熱率”是指材料傳導和傳遞熱量的能力。當我們具體談?wù)?span>PCB的有效導熱率時(shí)，我們談?wù)摰氖?span>PCB如何將其組件產(chǎn)生的熱量轉移到周?chē)鷧^域。有效導熱系數用符號k eff表示，值以W / m?K表示。
在PCB設計中，有效的導熱系數是在熱建模和分析中使用的重要方面，因為它使工程師可以根據特定的假設和模型來(lái)預測填充的PCB的導熱性能。隨著(zhù)電子模塊尺寸的不斷縮小，這一參數值得設計人員關(guān)注。
影響PCB有效導熱系數的因素
散熱孔的密度會(huì )影響PCB的有效導熱率。
PCB由導電材料，絕緣體和已安裝的組件組成。PCB中使用的每種材料都有不同的導熱系數。在得出PCB的有效導熱系數時(shí)，應考慮變化的導熱系數。
已經(jīng)進(jìn)行了各種研究來(lái)分析PCB的熱導率。根據研究，使用不同類(lèi)型的模型和假設。就設計人員而言，PCB的有效導熱系數取決于幾個(gè)因素。
元件尺寸
隨著(zhù)組件變小，自然散熱的能力也隨之增加。例如，采用SOT-23封裝的MOSFET的散熱墊面積將小于TO-220中的MOSFET。因此，安裝在PCB上的組件的尺寸將影響其傳播熱量的能力。
散熱孔
散熱孔是有意放置的孔，用于散發(fā)組件的熱量。這就像為蒸汽提供更多機會(huì )從粥中逸出，而不是將蒸汽捕獲在容器中。因此，自然地，這意味著(zhù)一個(gè)區域中存在的熱導通孔越多，它們將增加PCB的有效導熱率。
內部層
內部銅層的存在還可以改變散熱速率和方向。銅的熱導率為355 W / mK，而FR-4為0.25 mK。使用多個(gè)銅內層，PCB的有效熱導率會(huì )降低。當然，散熱孔的存在可以幫助將熱量更有效地轉移到內層。
跡線(xiàn)幾何
現在，如果您有一條走線(xiàn)一端到另一端的銅走線(xiàn)，則可以預期PCB上的有效熱導率值很高。但是，如果走線(xiàn)不連續，則該值可能會(huì )減小，這在實(shí)際的PCB中通常是這種情況。
有效導熱系數是否是PCB熱建模的準確方法？
優(yōu)選有效導熱率，因為它易于分析計算。它通?；谕?lèi)PCB模型。但是，PCB很少是同質(zhì)的，尤其是多層PCB 。每層中的組件布置，走線(xiàn)，銅平面，通孔和焊盤(pán)都可以不同。
因此，當從常規模型導出有效熱導率時(shí)，將存在誤差范圍。為了更準確地估算有效導熱系數，需要對每層PCB進(jìn)行深度剖析。然后對表面進(jìn)行像素化處理并進(jìn)行分析，以獲得更好的預測。