幾張圖讓你輕松了解如何利用PCB設(shè)計(jì)改善散熱問題！

在高性能電子設(shè)備日益小型化、高集成化的今天，如何通過PCB設(shè)計(jì)有效改善散熱問題，已成為工程師必須掌握的重要技能。本文通過多張實(shí)戰(zhàn)圖例，手把手帶你掌握PCB散熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。

一、為什么PCB散熱設(shè)計(jì)這么重要？

現(xiàn)代電子設(shè)備在運(yùn)行時(shí)都會(huì)產(chǎn)生熱量。若不能及時(shí)、有效地散出熱量，就會(huì)導(dǎo)致器件過熱，輕則影響性能，重則造成損壞。

圖1：電子設(shè)備如果不能及時(shí)散熱，可能導(dǎo)致器件失效

二、加散熱銅箔+大面積電源/地鋪銅

一種簡單有效的散熱方式，是在PCB上鋪設(shè)大面積的電源或地層銅箔。這可以迅速將熱量擴(kuò)散，降低熱點(diǎn)溫度。

圖2-3：鋪銅面積越大，器件結(jié)溫越低

更直觀地看如下仿真結(jié)果：

圖4：仿真數(shù)據(jù)顯示，覆銅面積越大，熱擴(kuò)散效果越好

三、使用熱過孔——提升立體散熱效率

熱過孔是連接上下銅層的重要通道，可以把芯片下方的熱量引導(dǎo)到底層再散出。

仿真數(shù)據(jù)表明：

采用6x6熱過孔陣列，比無過孔時(shí)降低約?4.8°C

上下表面溫差從?21°C?降至?5°C

但若陣列縮小為4x4，結(jié)溫將升高?2.2°C

圖5：合理設(shè)計(jì)熱過孔陣列能有效降低局部熱點(diǎn)溫度

四、IC背面露銅，減少熱阻

將芯片底部銅皮裸露，可以減少銅皮與空氣之間的熱阻，形成更高效的熱通道。

圖6：裸銅設(shè)計(jì)幫助芯片快速散熱

五、科學(xué)合理的PCB器件布局

合理的布局，是實(shí)現(xiàn)良好散熱的關(guān)鍵。以下幾點(diǎn)建議值得工程師參考：

圖7：熱敏和高發(fā)熱器件應(yīng)分區(qū)合理布置

實(shí)用建議清單：

熱敏感器件放在冷風(fēng)入口區(qū)

溫度檢測元件放在最熱點(diǎn)

大功率器件盡量靠近PCB邊緣/上方

整板器件按發(fā)熱等級(jí)合理分區(qū)

留意空氣流動(dòng)路徑，避免形成熱堆積

發(fā)熱元件避免靠近角落，除非有專用散熱裝置

六、器件間距也影響散熱！

合適的元器件間距可提升空氣對(duì)流效率，避免“熱島效應(yīng)”。

圖8：合理器件間距有利于散熱和可制造性

總結(jié)：PCB散熱的黃金策略

多鋪銅，尤其是地層和電源層

加熱過孔形成三維熱通道

采用芯片底部露銅設(shè)計(jì)

器件合理布局，順應(yīng)風(fēng)流方向

留意器件間距，防止熱堆積

別忘了：熱設(shè)計(jì)不是最后一步，而應(yīng)貫穿于整個(gè)PCB設(shè)計(jì)流程中！

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