了解热过孔的PCB布局提示

time : 2021-04-20 10:23       作者:凡亿pcb

文章讨论了使用过孔从集成电路的芯片连接板(DAP)带走热量:

“为了方便地降低工作温度,可以使用更多层的实心接地或电源平面直接连接到具有多个过孔的热源。建立有效的热量和高电流路径将通过对流优化热传递。使用导热平面均匀地散热可以通过最大化用于向大气传热的面积来显着降低温度。“

知道在使用电路板试图将热量从部件中取出时需要注意的事项。您必须意识到数据表中的指南通常基于制造热量的一个部件,坐在一定尺寸的标准板上。如果你有很多热元件,你不能指望相同零件的相同芯片温度。如果您的电路板上有一些紧密的外壳,也是如此。

德州仪器的WEBENCH是一个简洁的程序,特别是因为它内置了Mentor Graphic的FloTherm,可以帮助您了解开关稳压器的热点。这就是我所教导的现代降压调节器将比截止二极管产生更多的热量。一看到热图,它就变得非常有意义了。毕竟,二极管的电压为0.6到0.9V,而现代的FET具有如此低的导通电阻,它几乎不会降低任何电压。

WEBENCH可以估算开关稳压器的热性能,但它只是一种估计,高度依赖于您的特定布局和应用。请注意,降压调节器捕捉二极管是电路板上最热的东西,尽管有散热通孔,但从底部散发的热量是多少。

但是,对于电气和热设计而言,实现仿真就是这样。你必须依靠我兄弟贝尔实验室的格言:“一盎司的试验值得一睹意见。”任何模拟就是这样,一台计算机对你的电路会做什么的看法。所以我和几个朋友已经从实际经验中学到了一些东西。一个是过滤器很少能像你需要它那样工作。第一个问题是“桶”中的铜量取决于电路板制造商。薄镀意味着低传热。

这是PCB中一些散热过孔的侧视图。请注意,顶部和底部较厚的铜有助于散热,面积越大越好。

最好的办法是填充通孔,这样可以确保散热,但这是一个额外的成本选择。除此之外,计划在该部分下的许多过孔。上面的文章摘录讨论了使用内层来散热,但根据我的经验,它的用处有限。做顶部和底部的铜浇注。如果你可以得到几平方英寸,这很好,但如果你有一个顶侧倾倒,你应该和底部倾倒,那么没有大量的热量可以从内层辐射,除非你可以将热量转移到整个地平面。请记住,您必须停止CAD程序,不要在所有过孔中放置热释放装置。并且意识到如果没有热释放,要对零件进行去焊,则需要使用Metcal热风返修台或Hakko热风枪(或两个)。你需要一块好的铁来焊接零件,

就热量传递到大气层而言,它比从引线框架中散热的情况要差100倍。即使器件没有芯片连接板,您也可以确定哪些引脚连接到芯片的基板,并确保这些引脚具有大量的铜面积。所有相同的技巧都适用,您可以从引脚上倒出顶部铜,并确保铺设CAD程序围绕引脚垫放置的任何热释放。通过电路板向下通过底部的铜浇注将获得更多的热量。原始铜或带有镍或金的铜将比覆盖有阻焊层的铜消散更多的热量。

我把这篇文章寄给了我的朋友Wayne Yamaguchi,他已经努力将LED手电筒的热量消除了十年。他了解到,并非您在数据表中阅读的所有“经验法则”都能准确预测您可以消散到电路板中的热量。关于这篇文章,Yamaguchi明智地指出:“所说的一切都是正确的,但实际上说和实施是别的。”Wayne然后发送了一个热量计算器的链接,用于他喜欢的过孔。韦恩指出:“玩通过计算器,你可以确定FR4是一些非常糟糕的东西,而且你会发现1盎司的铜箔不是一个好的导热体。”他指出,同一个网站还有其他一些很好的工具。我向Cree技术文章(pdf)介绍了高功率LED的散热通孔。