IC封裝依靠PCB來散熱。一般而言，PCB是高功耗半導體器件的主要冷卻方法。一款好的PCB散熱設計影響巨大，它可以讓系統(tǒng)良好運行，也可以埋下發(fā)生熱事故的隱患。謹慎處理PCB布局、板結構和器件貼裝有助于提高中高功耗應用的散熱性能。

熱通孔溫度仿真結果

2.5 瓦電源將裸焊盤自身加熱到 95.7攝氏度。這比 20 攝氏度環(huán)境溫度高出75.7 攝氏度。該圖繪制了平面和熱通孔數(shù)量的每種組合的焊盤上的最高溫度。平面和散熱孔的不同組合似乎對板的最高溫度有一些影響。但有些因素比其他因素重要得多。

地平面的影響占主導地位

底層平面的存在顯著降低了焊盤的溫度。直覺上，它并不太難理解。但它也提高了底層平面的溫度。顯示了電路板另一側的“小”平面外殼底層的熱分布。地平面上的溫度在 80 度范圍內，但當我們離開地平面時，它會迅速下降到環(huán)境溫度。

焊盤/平面組合的穩(wěn)定溫度取決于平面的相對尺寸。由于熱源在焊盤處，焊盤的溫度會提高小平面的溫度。具有更多冷卻能力的較大平面往往會降低焊盤的溫度。在任何一種情況下，焊盤和平面之間的溫差都相對較小，在我們的模型中小于 10 攝氏度。

穩(wěn)定的(絕對)溫度將介于裸焊盤溫度和環(huán)境溫度之間——在我們的例子中，相當接近中間溫度范圍。然而，在散熱器的極端情況下，焊盤溫度幾乎一直降低到散熱器溫度。

結果，在每次模擬中焊盤和任何平面之間的溫差(等式 1 中的ΔT )都顯著減小。由于平面的存在導致ΔT急劇下降，因此通過熱通孔(等式 1)的熱導率降低到后續(xù)熱通孔幾乎沒有影響或沒有影響的程度。

上述陳述適用于我們所有的模擬。但重要的是要注意，在板上添加一個小地平面以幫助冷卻加熱墊會適得其反。其效果不是降低焊盤的溫度，而是提高了平面的溫度，因此首先否定了主要目標。

熱通孔僅提供“點”解決方案

熱通孔可能提供的一點額外好處僅限于通孔本身周圍非常狹窄的區(qū)域。焊盤的熱分布，增加了一個“大平面”。左側顯示了沒有散熱孔的情況，右側顯示了 25 個散熱孔的情況。請注意這些圖像的擴展熱標度。墊的邊緣和角落的特征冷卻幾乎與沒有平面的墊相同。在沒有任何熱通孔的這些條件下，此焊盤的最高溫度約為 58 攝氏度。通孔與沒有通孔的情況相比，僅提供幾度的溫度差異，并且該差異非常接近于過孔本身。

幾乎按照定義，熱通孔需要一個銅表面來終止。該銅表面的存在會影響整個電路板的熱分布。凈影響是加熱墊和銅表面之間的溫差 ( ΔT )顯著減小。這降低了通過任何熱通孔的熱導率，以至于熱通孔幾乎沒有增加額外的好處。

此外，如果額外的銅表面積很小，那么焊盤的穩(wěn)定溫度可能僅比沒有焊盤的情況略低。最好的改進來自相對較大的銅面積——想想電源/參考平面——放置在相對靠近電路板的遠端。

最后，添加到電路板上的任何熱通孔往往只會產生“點”影響。也就是說，它們往往只會在放置它們的位置撞擊墊。這就是為什么這么多以前的作者認為通常需要大量熱通孔的主要原因。