敬鹏电子

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PCB线路板散热技巧

电子设备在运行时会产生大量热量,导致设备内部温度上升。如果不及时散热,设备可能会过热,器件失效,电子设备的可靠性将下降。因此,对线路板进行散热处理至关重要。本文将探讨印制线路板散热的因素以及有效的散热方法。

一、印制线路板温升因素分析

引起印制板温升的主要原因是电路中的功耗器件。不同的电子器件产生不同程度的热量,其发热强度与功耗成正比。印制板中的温升现象可以分为两种:

  1. 局部温升或大面积温升。
  2. 短时温升或长时间温升。

在分析PCB的热功耗时,我们通常从以下几个方面来考虑:

  1. 电气功耗:分析单位面积上的功耗以及PCB线路板上功耗的分布。
  2. 印制板的结构:考虑印制板的尺寸和材料。
  3. 印制板的安装方式:包括垂直安装、水平安装、密封情况和离机壳的距离。
  4. 热辐射:考虑印制板表面的辐射系数以及印制板与相邻表面之间的温差和绝对温度。
  5. 热传导:包括安装散热器和其他传导结构件。
  6. 热对流:考虑自然对流和强迫冷却对流。

这些因素相互关联,大多数情况下需要根据实际情况进行分析,以正确计算或估算温升和功耗等参数。

二、线路板散热方式

1. 高发热器件加散热器、导热板

当PCB中存在一些高发热量的器件时,可以在这些器件上添加散热器或导热管。如果温度仍然无法降低,可以考虑使用带风扇的散热器来增强散热效果。对于更多发热器件的情况,可以使用大型的散热罩或板,根据元件的位置和高低来定制专用的散热器,以确保散热效果。

2. PCB板本身的散热

目前广泛使用的PCB板材包括覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材,以及少量的纸基覆铜板材。这些基材的散热性能通常较差,不能指望PCB本身传导大量热量,而是依靠元件表面向周围空气散热。随着电子产品越来越小型化、高密度安装和高发热化,PCB板本身的散热能力变得非常重要。

3. 合理的走线设计

通过合理的走线设计可以提高PCB板的散热能力。增加铜箔线路和导热孔的剩余率是提高散热的主要手段。评价PCB的散热能力需要计算由不同材料组成的复合材料的等效导热系数,这是一项复杂的工作,但可以帮助设计人员优化电路设计。

4. 设备内的空气流动

对于依靠自由对流空气冷却的设备,最好将集成电路或其他器件按照纵向或横向方式排列。将发热量小或不耐热的器件放在冷却气流的最上游,而将发热量大或耐热性好的器件放在最下游。此外,要注意器件的分区排列,以便发热量小的器件位于温度较低的区域。

结论

处理电子设备的散热问题是确保设备性能和可靠性的重要步骤。通过综合考虑电气功耗、结构、安装方式、热辐射、热传导和热对流等因素,可以有效提高印制线路板的散热能力。合理的设计和散热方法可以确保电子设备在高负载情况下仍然保持稳定的工作温度,从而提高设备的可靠性和寿命。


常见问题解答(FAQs)

1. 什么是印制线路板的温升?

印制线路板的温升是指在电子设备运行时,线路板温度上升的现象。这通常是由于电路中的功耗器件产生的热量导致的。

2. 如何降低印制线路板的温升?

要降低印制线路板的温升,可以采用散热器、导热板、合理的走线设计和优化器件布局等方法来提高散热能力。

3. 为什么合理的走线设计很重要?

合理的走线设计可以增加铜箔线路和导热孔的剩余率,从而提高印制线路板的散热能力。这有助于将热量有效地传导和散发。

4. 什么是自由对流空气冷却?

自由对流空气冷却是一种依靠空气流动来散热的方法,通常用于电子设备中。通过合理的器件布局和空气流动路径设计,可以提高散热效果。

5. 如何确保电子设备的可靠性?

要确保电子设备的可靠性,必须有效处理散热问题,以防止设备过热导致器件失效。此外,合理的设计和优化也对提高设备的可靠性和寿命至关重要。

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