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發(fā)布時間:2022-07-25作者來源:薩科微瀏覽:3591
01 前言
工作中的電路板有許多發(fā)熱比較大的元器件,比如MOS管、LED、三極管,尤其在滿載的情況下更為嚴(yán)重,散熱通孔是眾所周知的一種通過電路板表面貼裝元件的散熱方法。
在結(jié)構(gòu)上,板上開有一個通孔,如果該板是單層雙面板,則使銅箔連接電路板的頂面和底面,以增加用于散熱的面積和體積,降低熱阻。
在多層板的情況下,熱通孔可以連接多個層,或者可以僅限于層的部分連接,但是在所有情況下,基本原理都是相同的。
將貼片元件的散熱焊盤貼片安裝在PCB上,可以降低熱阻。熱阻取決于用于散熱的PCB上銅箔的面積和厚度,以及板的厚度和材料。本質(zhì)上,這些材料越寬越厚,散熱效果就越大。
但銅箔的厚度通常需要符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,且不能過厚。此外,由于微型化仍然是基本設(shè)計要求,因此PCB的面積應(yīng)依照實際需求設(shè)計,實際的銅箔的厚度也不能做的得非常大,因此當(dāng)PCB超過一定的單面散熱面積時,單面電路板散熱效果會大打折扣。FR-4的導(dǎo)熱系數(shù)非常低。
解決這些問題的一種措施是使用熱通孔,通孔是通過鉆孔和鍍銅而形成的,與PTH或通孔用于層之間的電氣互連的方法相同。為了有效地使用散熱孔,散熱孔應(yīng)靠近加熱元件放置。
如下圖所示,利用了熱平衡的影響,因此很明顯將具有較大溫差的區(qū)域連接起來效果會很不錯。
02 空心過孔與填充過孔影響
03 PCB孔直徑和通孔數(shù)量影響
通過上一節(jié)說明,實心孔越大熱阻就越低,但是我們并不一定做實心鍍銅塞孔那些費錢的活,我們還有其他辦法解決這個問題,就是增加通孔的數(shù)量也顯示出相當(dāng)大的改進(jìn)。
下圖仿真表示了通孔直徑對應(yīng)熱阻關(guān)系
04 PCB散熱面積影響
05 熱模擬的總結(jié)結(jié)果
模擬的結(jié)果表明,要使FR-4板的熱阻達(dá)到[敏感詞],應(yīng)將電介質(zhì)厚度減小至0.8mm。
使用大量通孔盡管會降低熱阻,但還需要考慮制造板的成本。較大的未填充通孔會導(dǎo)致在焊接過程中通孔部分填充的可能性。較小的實心填充通孔是更好的解決方案。
最后,由于熱擴散阻力,增加額外的通孔并增加銅箔面積的寬度超過特定點會降低效益。建議創(chuàng)建10mil也可0.3mm(省錢)的通孔區(qū)域。選擇該參數(shù)的原因是性能和可制造性的結(jié)合。根據(jù)幾家PCB制造商的說法,與2oz一起使用時,10mil的孔和25mil的間距是合理且可重復(fù)的生產(chǎn)選擇。
在板電鍍過程中,可以可靠地將固態(tài)銅填充到電鍍液中。在PCB孔直徑和通孔數(shù)量影響最后一部中的仿真顯示,在0.8毫米FR-4 PCB上,10密耳通孔可以達(dá)到4°C/W(過孔實心銅)。
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