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发布时间:2022-07-25作者来源:澳门新葡萄新京威尼斯987浏览:2938
01 前言
工作中的电路板有许多发热比较大的元器件,比如MOS管、LED、三极管,尤其在满载的情况下更为严重,散热通孔是众所周知的一种通过电路板表面贴装元件的散热方法。
在结构上,板上开有一个通孔,如果该板是单层双面板,则使铜箔连接电路板的顶面和底面,以增加用于散热的面积和体积,降低热阻。
在多层板的情况下,热通孔可以连接多个层,或者可以仅限于层的部分连接,但是在所有情况下,基本原理都是相同的。
将贴片元件的散热焊盘贴片安装在PCB上,可以降低热阻。热阻取决于用于散热的PCB上铜箔的面积和厚度,以及板的厚度和材料。本质上,这些材料越宽越厚,散热效果就越大。
但铜箔的厚度通常需要符合标准规格,且不能过厚。此外,由于微型化仍然是基本设计要求,因此PCB的面积应依照实际需求设计,实际的铜箔的厚度也不能做的得非常大,因此当PCB超过一定的单面散热面积时,单面电路板散热效果会大打折扣。FR-4的导热系数非常低。
解决这些问题的一种措施是使用热通孔,通孔是通过钻孔和镀铜而形成的,与PTH或通孔用于层之间的电气互连的方法相同。为了有效地使用散热孔,散热孔应靠近加热元件放置。
如下图所示,利用了热平衡的影响,因此很明显将具有较大温差的区域连接起来效果会很不错。
02 空心过孔与填充过孔影响
03 PCB孔直径和通孔数量影响
通过上一节说明,实心孔越大热阻就越低,但是我们并不一定做实心镀铜塞孔那些费钱的活,我们还有其他办法解决这个问题,就是增加通孔的数量也显示出相当大的改进。
下图仿真表示了通孔直径对应热阻关系
04 PCB散热面积影响
05 热模拟的总结结果
模拟的结果表明,要使FR-4板的热阻达到[敏感词],应将电介质厚度减小至0.8mm。
使用大量通孔尽管会降低热阻,但还需要考虑制造板的成本。较大的未填充通孔会导致在焊接过程中通孔部分填充的可能性。较小的实心填充通孔是更好的解决方案。
最后,由于热扩散阻力,增加额外的通孔并增加铜箔面积的宽度超过特定点会降低效益。建议创建10mil也可0.3mm(省钱)的通孔区域。选择该参数的原因是性能和可制造性的结合。根据几家PCB制造商的说法,与2oz一起使用时,10mil的孔和25mil的间距是合理且可重复的生产选择。
在板电镀过程中,可以可靠地将固态铜填充到电镀液中。在PCB孔直径和通孔数量影响最后一部中的仿真显示,在0.8毫米FR-4 PCB上,10密耳通孔可以达到4°C/W(过孔实心铜)。
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