當(dāng)您需要為各種設(shè)備和設(shè)備創(chuàng)建印刷電路板 (PCB) 時，您需要考慮的主要因素之一是它的散熱效果。通過適當(dāng)?shù)厣?PCB 中的熱量，您可以保護(hù)它們免受因溫度過高而導(dǎo)致的性能問題和全面故障。您投資的任何 PCB 都應(yīng)設(shè)計有適當(dāng)?shù)纳峁δ埽源_保它不會過熱并為您提供一致的性能。

詳細(xì)了解為什么熱量會成為問題以及 PCB 散熱的一些技巧。

 PCB 溫度過高怎么辦？

每當(dāng)電流流過電子元件時，熱負(fù)荷就會增加。電子元件產(chǎn)生的熱量將根據(jù)電路設(shè)計、功率量和設(shè)備特性而有所不同。您經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)組件安裝不當(dāng)、外部元件、通風(fēng)不足和組裝不當(dāng)會導(dǎo)致 PCB 過熱。

盡管 PCB 可以處理一些熱量，但過高的溫度會導(dǎo)致一些重大問題。過熱對 pcb 的一些 負(fù)面影響 包括電路線路中斷、組件氧化、結(jié)構(gòu)完整性損失和材料膨脹率不兼容。這些影響會導(dǎo)致 PCB 的性能下降。如果 PCB 長時間暴露在過多的熱量下，PCB 將開始出現(xiàn)故障，甚至可能完全失效，從而對 PCB 造成永久性損壞。

散熱技術(shù)

由于過熱會導(dǎo)致一些重大問題，因此您可能希望您的 PCB 具有散熱特性。當(dāng)您想從 PCB 上散熱時，您可以依靠幾種不同的散熱技術(shù)。例如，添加散熱器和冷卻風(fēng)扇可能是一種很好的散熱方式。

通過查看以下一些主要技術(shù)，了解有關(guān)如何在 PCB 中散熱的更多信息：

1.添加冷卻風(fēng)扇和散熱器

散熱器是具有大表面的導(dǎo)熱金屬部件，PCB設(shè)計人員通常使用它們來散熱。通常，這些部件連接到發(fā)熱組件，如開關(guān)設(shè)備。安裝后，散熱器將允許組件將熱量傳遞到其他區(qū)域并在散熱器大表面上散發(fā)熱量。

除了在您的 PCB 和設(shè)備中的其他組件中使用散熱器外，您還可以添加冷卻風(fēng)扇。這些風(fēng)扇向您的設(shè)備中添加一股冷空氣，以快速帶走熱量并阻止熱量積聚。通常，冷卻風(fēng)扇用于大電流電源，因為它們有助于更有效和更快地散熱。

2.利用厚銅跡線

當(dāng)您需要用于大功率應(yīng)用的 PCB 時，添加厚重的銅跡線通常是正確的選擇。通過使用厚銅跡線，熱量將具有更大的熱量分布和散熱表面。

3.投資熱管

如果您將 PCB 安裝在空間有限的緊湊型設(shè)備中，熱管可以幫助 PCB 散熱。這些管道有助于吸收液體的熱量，例如少量的氨、水、丙酮或氮氣。流體吸收熱量后，管道將釋放蒸汽。這種蒸汽沿管道向下流動，直到到達(dá)冷凝器，然后冷凝器將蒸汽冷凝成液體形式，從而使管道連續(xù)循環(huán)。

由于熱管能夠輕松傳遞熱量，因此尋求具有成本效益且可靠的無源傳遞的公司通常會選擇它們。安裝這些管道后，您的設(shè)備將具有更好的導(dǎo)熱性，并且不需要太多維護(hù)。由于缺少活動部件，這些管道也非常安靜，并且無振動。

4. 選擇合適的板材

另一種更好的散熱技術(shù)是選擇最適合散熱的電路板材料。一些 PCB 材料不具備應(yīng)對極端高溫所需的特性。如果您知道您的設(shè)備會暴露在高溫下，那么選擇具有散熱性能的材料至關(guān)重要。

使用聚酰亞胺基體通常是散熱的好選擇。柔性 PCB 具有更薄且更靈活的材料，可實現(xiàn)更大的表面積與體積比。 鋁制 PCB是一種金屬芯板，由于其介電層，是另一個出色的散熱選擇。該層有助于吸收熱量并將其傳遞到鋁層，從而有效地分散熱量。這些鋁制 PCB 有利于大功率應(yīng)用。對于高溫項目，銅PCB提供最佳的散熱和導(dǎo)熱性。

一種有效的非金屬選擇是陶瓷 PCB。陶瓷 PCB 通常由氮化鋁或氧化鋁制成，適用于需要高耐熱性和高頻連接的應(yīng)用。除了高導(dǎo)熱性外，它們還具有低熱膨脹系數(shù)、出色的多功能性和耐化學(xué)腐蝕性，因此它們在多種環(huán)境中都能很好地工作。

5. 使用熱通孔陣列

熱通孔陣列是另一個很好的散熱選擇，有助于增加銅的面積和質(zhì)量。通過擴大銅的質(zhì)量和面積，設(shè)備將降低熱阻。熱通孔陣列還為關(guān)鍵組件提供更大的散熱，因為它們允許更好的傳導(dǎo)。由于它們具有散熱和降低熱阻的能力，公司經(jīng)常利用靠近熱源的熱通孔陣列來提高性能。

對于希望從 PCB 上移除散熱器的公司來說，熱通孔陣列很受歡迎。在某些應(yīng)用中，熱通孔陣列可以與焊盤結(jié)合使用，以將熱量從設(shè)備中傳導(dǎo)出去。這種組合改善了 PCB 的散熱，同時也消除了對散熱器的需求。

6.實施銅幣技術(shù)

銅幣是嵌入 PCB 中的小銅片。它們通常直接放置在產(chǎn)生大量熱量的組件下方。它們利用銅的出色導(dǎo)熱性將熱量從組件直接拉到散熱器。銅幣是一種很好的散熱方式，通常在您擁有少量產(chǎn)生大部分熱量的組件時使用。

這種本地化解決方案有幾種不同的形狀，包括 T-Coins、I-Coins 和 C-Coins，您可以根據(jù)區(qū)域的形狀使用它們。布線后，將硬幣嵌入 PCB 插槽并進(jìn)行層壓和金屬化以實現(xiàn)緊密連接。

7.優(yōu)化PCB布局

當(dāng)一家公司設(shè)計 PCB 時，他們通常會依靠一些最佳實踐來有效地確保 PCB 的布局散熱。一些做法包括將溫度敏感部件放置在設(shè)備的較低溫度區(qū)域，例如其底部，并避免將它們安裝在加熱設(shè)備的頂部。設(shè)計師還將錯開放置在水平面上的多個部件以增加通風(fēng)。如果一家公司想要更好地跟蹤其 PCB 的溫度，他們會將溫度計放置在最熱的區(qū)域以進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

出色的 PCB 布局將確保熱源安裝在距離彼此最遠(yuǎn)的地方，以避免過多的熱量積聚。如果 PCB 有冷卻風(fēng)扇，那么設(shè)計人員最好將發(fā)熱組件放置在冷卻風(fēng)扇的下游，同時在風(fēng)扇的上游安裝低發(fā)熱部件。專業(yè)的 PCB 設(shè)計人員將研究 PCB 的空氣循環(huán)，根據(jù)氣流將產(chǎn)生高熱量的設(shè)備放置在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域。

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