如何获得更好的PCB热性能

对于电子设备来说，做功会产生热量，这会导致设备内部温度迅速上升。如果热量不能及时释放，设备就会继续升温，设备就会过热，不能正常工作，那么显然电子设备的可用性就会下降。
因此，对电路板进行良好的散热处理是非常重要的。PCB的散热是一个非常重要的方面，下面我们将讨论PCB设计中的散热技巧。

1. 目前广泛使用的PCB材料是包铜/环氧玻璃布材料或酚醛树脂玻璃布材料，少量使用XPC。
这些材料虽然具有优良的电学性能和加工性能，但散热性能较差。PCB树脂本身的散热是很难实现的，它主要是从元器件表面向周围空气的散热。
但随着电子产品进入元件小型化、高密度安装、高热组装的时代，仅从表面积非常小的元件表面散热是不够的。
同时，由于QFP、BGA等SMT元件的广泛使用，元件产生的大量热量被转移到PCB上。因此，解决散热问题最好的方法是直接提高PCB与发热元件接触的散热能力，再从PCB上传导或散发热量。
1)涂上散热铜箔
2)导热过孔
3)暴露IC背面的铜，降低铜面与空气之间的热阻

4) PCB布局
a.将热敏装置布置在冷风区。
b.在温度最高的位置布置温度检测装置。
c. PCB上的元件，如果可能，应根据发热值和散热程度来放置。热值低或耐热性差的元件(如小信号晶体管、小型集成电路、电解电容等)应布置在冷却气流的入口/最高区域。热值高或耐热性大的元件(如功率晶体管、大规模集成电路等)应布置在冷却风量最低的区域。
d.在水平方向上，大功率元件应尽可能靠近PCB的边缘布置，这样有助于缩短传热路径。在垂直方向上，大功率器件应尽可能靠近PCB顶部放置，以减少这些器件在工作时对其他器件温度的影响。
e.设备中PCB的散热主要取决于气流，因此在设计PCB时应研究气流路径，合理配置设备和PCB。气流总是倾向于流向阻力小的地方，所以在PCB上配置器件时，要避免在某一区域留下较大的空域。在机器中布置多片pcb时也应注意同样的问题。
f.温度敏感装置最好放在温度最低的区域(如设备底部)，不要直接放在加热装置的正上方，多个装置最好放在水平面的不同区域，错开布局。
g.功耗最大、散热最大的设备应布置在最佳散热位置附近。不要在PCB的角落和边缘放置高温设备，除非附近有散热器。在设计功率电阻器时，应尽量选择较大的器件，并调整PCB的布局，使其有足够的散热空间。
h.部件间隙建议。

2. 高加热装置加散热器，导热板。当PCB上产生大量热量的部件较少(小于3个)时，可以在加热装置上增加散热器或热传导管，当温度降不下来时，可以用散热器配风扇，来增强散热效果。
当加热装置数量较多(3台以上)时，可采用大散热片(板)。它可以是根据PCB上加热装置的位置和高度定制的专用散热器，也可以是一个大的扁平散热器，把不同元件的位置切割出来。
散热器整体扣在部件表面，通过与各部件接触散热。但由于部件在组装和焊接过程中高度一致性差，散热效果不佳。为提高散热效果，通常在部件表面加装软热相变导热垫。

3. 对于使用自由对流空气冷却的设备，最好将集成电路(或其他设备)纵向或横向布置。

4. 采用合理的电路设计来实现更好的散热，由于板材中树脂导热性差，而铜箔线和孔洞都是热的良导体，提高铜箔的残率和增加孔洞的导热性是获得更好热性能的主要手段。
为了评价PCB的散热能力，需要计算PCB绝缘材料的等效导热系数，PCB是由各种导热系数不同的材料组成的复合材料。

5. 同一PCB上的元件应根据其热值和散热程度进行排列。热量低或耐热性差的元件(如小信号晶体管、小型集成电路、电解电容等)应放置在冷却气流(入口)的顶部。热性高或耐热性好的元件(如功率晶体管、大规模集成电路等)应放置在冷却流的最下游

6. 避免热点集中在PCB上，尽量让功率均匀分布在PCB上，保持PCB表面温度性能的均匀一致。
在设计过程中往往很难达到严格的均匀分布，但必须避免功率密度过高的区域，以免出现热点影响整个电路的正常运行。
如果有良好的条件，就有必要对印刷电路的热效率进行分析。例如，在一些专业的PCB设计软件中添加热效率指标分析软件模块，可以帮助设计者优化电路设计。