[導(dǎo)讀]對(duì)于電子設(shè)備來說，工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，從而使設(shè)備內(nèi)部溫度迅速上升，如果不及時(shí)將該熱量散發(fā)出去，設(shè)備就會(huì)持續(xù)的升溫，器件就會(huì)因過熱而失效，電子設(shè)備的可靠性能就會(huì)下降。因此，對(duì)電路板進(jìn)行很好的散熱處理是非常重要的。PCB電路板的散熱是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，那么PCB電路板散熱技巧...
對(duì)于電子設(shè)備來說，工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，從而使設(shè)備內(nèi)部溫度迅速上升，如果不及時(shí)將該熱量散發(fā)出去，設(shè)備就會(huì)持續(xù)的升溫，器件就會(huì)因過熱而失效，電子設(shè)備的可靠性能就會(huì)下降。
因此，對(duì)電路板進(jìn)行很好的散熱處理是非常重要的。PCB電路板的散熱是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，那么PCB電路板散熱技巧是怎樣的，下面我們一起來討論下。
01通過PCB板本身散熱目前廣泛應(yīng)用的PCB板材是覆銅/環(huán)氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材，還有少量使用的紙基覆銅板材。
這些基材雖然具有優(yōu)良的電氣性能和加工性能，但散熱性差，作為高發(fā)熱元件的散熱途徑，幾乎不能指望由PCB本身樹脂傳導(dǎo)熱量，而是從元件的表面向周圍空氣中散熱。
但隨著電子產(chǎn)品已進(jìn)入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時(shí)代，若只靠表面積十分小的元件表面來散熱是非常不夠的。
同時(shí)由于QFP、BGA等表面安裝元件的大量使用，元器件產(chǎn)生的熱量大量地傳給PCB板，因此，解決散熱的最好方法是提高與發(fā)熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力，通過PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。
▼加散熱銅箔和采用大面積電源地銅箔
▼熱過孔
▼IC背面露銅，減小銅皮與空氣之間的熱阻
PCB布局熱敏感器件放置在冷風(fēng)區(qū)。
溫度檢測(cè)器件放置在最熱的位置。
同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。
在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其他器件溫度的影響。
設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑，合理配置器件或印制電路板。
空氣流動(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng)，所以在印制電路板上配置器件時(shí)，要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。整機(jī)中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題。
對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備的底部），千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。
將功耗最高和發(fā)熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發(fā)熱較高的器件放置在印制板的角落和四周邊緣，除非在它的附近安排有散熱裝置。
在設(shè)計(jì)功率電阻時(shí)盡可能選擇大一些的器件，且在調(diào)整印制板布局時(shí)使之有足夠的散熱空間。
元器件間距建議：
02高發(fā)熱器件加散熱器、導(dǎo)熱板當(dāng)PCB中有少數(shù)器件發(fā)熱量較大時(shí)(少于3個(gè))時(shí)，可在發(fā)熱器件上加散熱器或?qū)峁?/span>，當(dāng)溫度還不能降下來時(shí)，可采用帶風(fēng)扇的散熱器，以增強(qiáng)散熱效果。
當(dāng)發(fā)熱器件量較多時(shí)(多于3個(gè))，可采用大的散熱罩(板)，它是按PCB板上發(fā)熱器件的位置和高低而定制的專用散熱器或是在一個(gè)大的平板散熱器上摳出不同的元件高低位置。將散熱罩整體扣在元件面上，與每個(gè)元件接觸而散熱。
但由于元器件裝焊時(shí)高低一致性差，散熱效果并不好。通常在元器件面上加柔軟的熱相變導(dǎo)熱墊來改善散熱效果。
03對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路(或其他器件)按縱長(zhǎng)方式排列，或按橫長(zhǎng)方式排列。
04采用合理的走線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)散熱由于板材中的樹脂導(dǎo)熱性差，而銅箔線路和孔是熱的良導(dǎo)體，因此提高銅箔剩余率和增加導(dǎo)熱孔是散熱的主要手段。評(píng)價(jià)PCB的散熱能力，就需要對(duì)由導(dǎo)熱系數(shù)不同的各種材料構(gòu)成的復(fù)合材料一一PCB用絕緣基板的等效導(dǎo)熱系數(shù)(九eq)進(jìn)行計(jì)算。
05同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發(fā)熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。
06在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其他器件溫度的影響。
07設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑，合理配置器件或印制電路板。
空氣流動(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng)，所以在印制電路板上配置器件時(shí)，要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。
整機(jī)中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題。
08對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部)，千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。
09將功耗最高和發(fā)熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發(fā)熱較高的器件放置在印制板的角落和四周邊緣，除非在它的附近安排有散熱裝置。在設(shè)計(jì)功率電阻時(shí)盡可能選擇大一些的器件，且在調(diào)整印制板布局時(shí)使之有足夠的散熱空間。
10
避免PCB上熱點(diǎn)的集中，盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上，保持PCB表面溫度性能的均勻和一致。
往往設(shè)計(jì)過程中要達(dá)到嚴(yán)格的均勻分布是較為困難的，但一定要避免功率密度太高的區(qū)域，以免出現(xiàn)過熱點(diǎn)影響整個(gè)電路的正常工作。
如果有條件的話，進(jìn)行印制電路的熱效能分析是很有必要的，如現(xiàn)在一些專業(yè)PCB設(shè)計(jì)軟件中增加的熱效能指標(biāo)分析軟件模塊，就可以幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。
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在電子制造領(lǐng)域，可制造性設(shè)計(jì)(Design for Manufacturability, DFM)已成為縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本的核心方法。DFM通過在設(shè)計(jì)階段融入制造工藝約束，確保產(chǎn)品從圖紙到實(shí)物的高效轉(zhuǎn)化。
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DFM
PCB
印刷電路板(PCB)是現(xiàn)代電子設(shè)備的“神經(jīng)中樞”，而多層PCB通過垂直堆疊技術(shù)，將電路密度提升至新高度。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)猶如一座精密的微觀城市，每一層都承載著特定功能。
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PCB
電源
在芯片性能狂飆突進(jìn)的今天，PCB上的功率密度早已突破了傳統(tǒng)散熱的安全邊界。當(dāng)FPGA、大功率DC-DC模塊等熱源在狹小空間內(nèi)集中爆發(fā)時(shí)，單純依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)或后期打補(bǔ)丁，往往會(huì)讓研發(fā)陷入“改了又改”的死循環(huán)。此時(shí)，ANSYS...
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熱設(shè)計(jì)仿真
Icepak
PCB
在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，電源完整性（PI）直接影響系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性。某通信設(shè)備開發(fā)團(tuán)隊(duì)在調(diào)試一款基于FPGA的千兆以太網(wǎng)板卡時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸誤碼率隨工作頻率提升顯著增加。經(jīng)排查，問題根源指向電源分配網(wǎng)絡(luò)（PDN）阻抗超標(biāo)，...
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PCB
PDN阻抗
電源完整性
PI
在高頻、高速PCB設(shè)計(jì)中，通孔作為層間信號(hào)互連的核心載體，不再是簡(jiǎn)單的電氣連接點(diǎn)，其阻抗特性直接決定信號(hào)傳輸質(zhì)量，是影響信號(hào)完整性(SI)的關(guān)鍵因素之一。隨著電子設(shè)備向高頻化、高密度、高速化迭代，信號(hào)頻率突破1GHz、上...
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PCB
通孔
信號(hào)失真
在工業(yè)電源PCB設(shè)計(jì)中，信號(hào)完整性(SI)與電源完整性(PI)的協(xié)同設(shè)計(jì)(PISI)已成為提升系統(tǒng)可靠性的核心方法。當(dāng)電源噪聲與信號(hào)傳輸相互干擾時(shí)，傳統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)方法往往導(dǎo)致性能瓶頸，而PISI協(xié)同設(shè)計(jì)通過統(tǒng)一建模、聯(lián)合仿...
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工業(yè)電源
PCB
阻抗控制
在高速數(shù)字控制電源系統(tǒng)中，PCB(印制電路板)作為核心載體，其可靠性直接決定了電源系統(tǒng)的整體性能。隨著信號(hào)速率突破10Gbps、電源電流密度超過50A/cm2，信號(hào)串?dāng)_與電源紋波的耦合效應(yīng)已成為制約系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵瓶頸。...
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PCB
信號(hào)串?dāng)_
電源紋波
在電子工業(yè)高速發(fā)展的當(dāng)下，PCB(印刷電路板)作為電子設(shè)備的核心載體，其可靠性直接決定了產(chǎn)品的使用壽命與性能穩(wěn)定性。加速壽命試驗(yàn)(ALT)通過模擬極端環(huán)境應(yīng)力，快速暴露PCB的潛在失效模式，成為縮短研發(fā)周期、降低質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)...
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PCB
ALT
在工業(yè)電源領(lǐng)域，LLC諧振拓?fù)鋺{借其高效能、低電磁干擾和寬電壓調(diào)節(jié)能力，已成為中高功率應(yīng)用的核心解決方案。然而，PCB設(shè)計(jì)中的寄生參數(shù)問題若未妥善處理，將直接導(dǎo)致開關(guān)損耗增加、效率下降，甚至引發(fā)電磁兼容性失效。本文將從寄...
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工業(yè)電源
PCB
在PCB(Printed Circuit Board，印制電路板)設(shè)計(jì)中，走線是連接電路元器件、實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸與電源分配的核心環(huán)節(jié)。隨著電子設(shè)備向高頻、高速、高集成度方向發(fā)展，常規(guī)走線已無法滿足復(fù)雜電路的性能需求，特殊走線...
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PCB
電容
隨著電子設(shè)備向高速、高密度、小型化方向發(fā)展，高速PCB(Printed Circuit Board，印制電路板)設(shè)計(jì)逐漸成為電子工程領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率超過50MHz，或信號(hào)上升時(shí)間小于1ns時(shí)，傳統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)...
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PCB
信號(hào)
在現(xiàn)代電子設(shè)備向高速化、小型化、多功能化發(fā)展的趨勢(shì)下，PCB(印刷電路板)作為電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)載體，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定了產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性、電磁兼容性以及生產(chǎn)成本。其中，層疊設(shè)計(jì)是PCB設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)之一，它不僅影響著信號(hào)完...
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電磁
在5G基站、AI加速卡等高密度電子設(shè)備中，局部熱點(diǎn)積聚已成為制約產(chǎn)品可靠性的核心挑戰(zhàn)。某8通道毫米波相控陣模塊因散熱不良導(dǎo)致射頻芯片溫度超標(biāo)15℃，最終通過FloTHERM與Icepak聯(lián)合仿真優(yōu)化，將最高溫度從105℃...
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FloTHERM
PCB
熱設(shè)計(jì)仿真
在電子設(shè)備的硬件架構(gòu)中，印刷電路板(PCB)是承載元器件、傳輸電信號(hào)的核心載體。隨著電子設(shè)備向高性能、小型化、多功能方向發(fā)展，多層PCB的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。細(xì)心的從業(yè)者會(huì)發(fā)現(xiàn)，市場(chǎng)上主流的多層PCB幾乎都是4層、6層、8層等...
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PCB
信號(hào)
在電子設(shè)備維修與升級(jí)過程中，片狀元器件(Surface Mount Component, SMC)的拆卸是常見但極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。這些微小型元件直接貼裝在PCB板表面，無引線或短引線設(shè)計(jì)雖提升了安裝密度與可靠性，卻給拆卸...
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PCB
SMC
在現(xiàn)代電子設(shè)備中，PCB(印刷電路板)是承載和連接電子元器件的核心載體，而多層PCB憑借其高密度布線、良好的信號(hào)完整性、強(qiáng)大的電磁兼容性等優(yōu)勢(shì)，成為高性能電子設(shè)備的首選。但多層PCB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及層疊設(shè)計(jì)、介質(zhì)材料...
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PCB
電源層
在計(jì)算機(jī)硬件領(lǐng)域，主板作為整個(gè)系統(tǒng)的核心承載平臺(tái)，其性能和穩(wěn)定性直接決定了設(shè)備的運(yùn)行效果。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，主板主要分為工業(yè)主板和商業(yè)主板兩大類別。很多人在選型時(shí)，常常會(huì)混淆兩者的定位，導(dǎo)致設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)各種問題...
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主板
PCB
