PCB的热分析与热设计(doc 6)

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电子电路PCB的散热分析与设计

电子电路PCB的散热分析与设计随着科技的不断发展，电子设备已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

然而，在电子设备运行过程中，由于电路板上的元器件会产生大量的热能，如果散热不良，会导致设备性能下降、可靠性降低甚至出现安全问题。

因此，针对电子电路PCB的散热分析与设计至关重要。

本文将结合实际案例，对电子电路PCB的散热问题进行分析和讨论。

电路板的热阻：热阻是表示热量传递难易程度的物理量，值越小表示热量传递越容易。

电路板的热阻主要包括元器件的热阻和电路板本身的热阻，其中元器件的热阻受到其功耗、结点温度等因素的影响。

自然对流：自然对流是指空气在温度差的作用下产生的流动现象。

在电子设备中，自然对流可将热量从电路板表面传递到周围环境中，从而降低电路板温度。

然而，自然对流的散热效果受到空气流动速度、环境温度等因素的影响。

强迫通风：强迫通风是通过风扇等装置强制空气流动，以增强电子设备的散热能力。

强迫通风的散热效果主要取决于风扇的功率、风量等因素。

选择合适的导热材料：导热材料具有将热量从高温区域传导到低温区域的能力，常用的导热材料包括金属、陶瓷、石墨烯等。

在电路板设计中，应根据元器件的功耗和结点温度等因素，选择合适的导热材料。

提高电路板表面的散热能力：提高电路板表面的散热能力可以有效降低电路板的温度。

常用的方法包括增加电路板表面积、加装散热片、使用热管等。

合理安排元器件的布局：元器件的布局对电路板的散热效果有着重要影响。

在布局时，应尽量将高功耗元器件放置在电路板的边缘或中心位置，以方便热量迅速散出。

同时，应避免将高功耗元器件过于集中，以防止局部温度过高。

增强自然对流：自然对流是电路板散热的重要途径之一。

在电路板设计中，应尽量减少对自然对流的阻碍，如避免使用过高的结构、保持电路板表面的平整度等。

可在电路板下方或周围增加通风口或风扇等装置，以增强自然对流的散热效果。

采用强迫通风：强迫通风可以显著提高电子设备的散热能力。

PCB板的热可靠性设计

２１年０２
第９期
ＳＩＮＥ＆ＴＣＮＬＧＦＲＡＩＮＣＥＣＥＨＯＯＹＩＯＭＴＯＮ
０机械与ｓ－０￣－７
科技信息
ＰＢ板的热可靠性设计Ｃ
赵颖（岭师范高等专科学校辽宁铁
铁岭
１０００）１２
【摘要】热分析和热设计是电子设备微型化过程中不可忽略的设计环节。本文运用简化建模对ＰＢ板进行ＡＳＳＣＮＹ热分析．并提出热设计的具体措施，高系提统的热可靠性。【词Ｉｃ关键ＰＢ板；简化建模；热分析；热设计
பைடு நூலகம்
０引言
现代电子产品正朝着轻、、、的趋势发展，薄短小随着电子元件集
２２ＰＢ板简化建模．Ｃ
建模前分析ＰＢ板中主要的发热器件有哪些．ＭＳＣ如Ｏ管和集成电路块等，这些元件在工作时将大部分损耗功率转化为热量。因此，建成度的提高，其发热密度也越来越高．相应地电子产品的过热问题也模时主要需要考虑这些器件。此外．考虑ＰＢ还要Ｃ基板上．作为导线就越来越被关注。本文以热可靠性分析为基础，ＰＢ板元件布局问对Ｃ涂敷的铜箔。它们在设计中不但起到导电的作用，还起到传导热量的题进行优化研究。通过热分析，实现对ＰＢＣ板上阵列电子元件的优化作用．其热导率和传热面积都比较大布局，达到降低其工作温度的目的。ＰＢ板是电子电路不可缺少的组成部分．Ｃ它的结构由环氧树脂基板和作为导线涂敷的铜箔组成环氧树脂基板的厚度为４ｍ．的ａｒ铜箔１ＰＢ板因素对热可靠性的影响Ｃ厚度为０１ｍ。铜的导热率为４Ｏ（￣，．ｍＯＷ／Ｃ而环氧树脂的导热率仅为ｍ）１１材料对热可靠性的影响．Ｏ７Ｗ／￣）．６（。尽管所加的铜箔很薄很细。却对热量有强烈的引导作２ｍＰＢ板的导线由于通过电流而引起的温升加上规定的环境温度用．Ｃ因而在建模中是不能忽略ＩＩ￣＇ｌ应不超过１５由于元件安装在印制板上也发出一部分热量．２ ℃ 影响工般情况下，ＣＰＢ板上的铜箔分布是非常复杂的，以准确建模。难作温度，选择材料和印制板设计时应考虑到这些因素．热点温度应不因此，建模时需要简化布线的形状．量做出与实际ＰＢ板接近的尽Ｃ超过１５ｃ２ｑ。尽可能选择更厚一点的覆铜箔，特殊情况下可选择铝基、ＡＮＹＳＳ模型。陶瓷基等热阻小的板材。采用多层板结构有助于散热。ＰＢ板上的电子元件也可以应用简化建模来模拟．ＭＳ、Ｃ如Ｏ管集设计一些散热通孔和盲孔．可以有效地提高散热面积和减少热成电路块等阻。提高电路板的功率密度。在一些特定情况下，专门设计和采用了有ＭＯ管由铜外壳、Ｓ小硅片和二者之间起绝缘作用的氧化铍陶瓷散热层的电路板．散热材料一般为铜，钼等材料．如一些模块电源上采组成，热导率分别为４０（￣、．（￣）和８Ｗ／￣）０Ｗ／Ｃ３Ｗ／Ｃ、０（Ｃ。小硅片在ｍ）２ｍｍ用的印制板。ＭＯ管的内部．是主要的发热部分．Ｓ测得的损耗功率为０Ｗ尽管．４对一些双面装有器件的区域容易引起局部高温．为了改善散热．ＭＯＳ管是有复杂结构的空心体．但是内部和外表面的温度只有几度可以在焊膏中掺入少量的细小铜料．流焊后在器件下方焊点就有一定的差异。根据热传导分析，由于该ＭＳＯ元件的体积很小．主要的传且的高度．使器件与印制板间的间隙增加．了对流散热增加热材料（铜和氧化铍）的传热性能都很好．以器件内部到表面的热阻所１元件布局对热可靠性的影响．２低，小。温差因此，在实际建模中可以把ＭＳＯ管设置为简单的实心体．元件布局时也要特别注意散热问题只要与实际物体有相同的生热率、辐射和对流散热面积．就可以得到１．对于大功率电路，．１２应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽与详细模型相同的模拟结果量靠边分散布局放置．不要集中在一个地方．也不要距高电容太近以采用与前面ＭＯＳ管相同的分析方法．可以证明集成电路块的建免使电解液过早老化。尽可能缩短高频元件之间的连线．设法减少它模也可以用简单的方块来代替们的分布参数和相互间的电磁干扰易受干扰的元件不能相互挨得太２３热设计技术．近．输入和输出元件应尽量远离对于寒冷环境下工作的设备．ＰＢ的热设计大多可采取散其Ｃ板１．重量超过１ｇ的元件应当用支架加以固定．于又大又重发热热、．２２５对制冷、管传热嘴，这些技术已相对成熟，本文不再赘述。而对于酷量多的元件不宜装在印制板上．而应装在整机的机箱底板上且应考虑热环境下工作的设备．ＰＢ板的热设计就显得比较困难．其Ｃ其设计技散热问题。术也比较复杂１＿热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域．３２千万不要放在发热热设计之前首先要确定散热方式散热方式的选择取决于很多因元件的正上方．以免受到其他发热元件影响．引起误动作素，ＰＢ板（如Ｃ或元件）的总发热量、ＣＰＢ板（件）许温度、或元的允设备１．双面放置元件时．．４２底层一般不放置发热元件ｆＰＢ板）的工作环境、Ｃ或ＣＰＢ板上元件组装方式及布局等多种因素，

pcb 的热阻参数

pcb 的热阻参数PCB的热阻参数是指电路板（PCB）在传导、散热以及热量传递方面的性能指标。

热阻参数的准确测量和分析对于设计高性能电子设备和解决热管理问题至关重要。

PCB的热阻参数通常指的是两个不同表面之间的热阻（thermal resistance），也称为接触热阻。

其中一个表面是散热源，如芯片、电阻、电容等，另一个表面是外部环境或散热装置，如散热片、风扇等。

热阻的单位通常是°C/W（摄氏度/瓦特），表示在单位功率下单位温度差的情况下，热量通过两个表面之间传输所产生的温度差。

热阻参数可以用来评估热的传导性能和散热效率。

一个完整的PCB散热系统通常由多个元件组成，包括热源、导热基板、接触面和散热装置。

各个元件之间的热阻相互影响，决定了整个系统的热效应。

下面将分别介绍这些元件的热阻参数。

1.热源的热阻参数：热源通常是芯片或其他电子元件，其热阻参数是指芯片表面温度与芯片耗散功率之间的关系。

热源的热阻由材料的热导率和封装方式等因素决定。

芯片的热阻越小，散热越好。

2.导热基板的热阻参数：导热基板是连接热源和散热装置的媒介，通常由金属或陶瓷材料制成。

其热阻参数是指导热基板两侧温度差与单位面积上的热流之比。

导热基板的热阻主要由材料的热导率和导热板的厚度决定。

较高的热导率和较薄的导热基板能够有效地降低热阻。

3.接触面的热阻参数：接触面是热源和散热装置之间的界面，也是最关键的传热路径之一。

接触面的热阻主要由两个表面之间的接触热阻和界面材料的热导率决定。

优化接触面的设计可以显著提高热的传导效率。

4.散热装置的热阻参数：散热装置包括散热片、散热管、风扇等，其热阻参数是指散热装置温度与外部环境温度之间的温度差。

散热装置的热阻主要由散热片的散热面积、热导率和风扇的风量等因素决定。

散热装置能够有效地将热量从电路板中散发出去。

总之，PCB的热阻参数是评估电路板热管理性能的重要指标。

优化热阻参数可以提高电子设备的散热效率，减少温度升高对设备性能和寿命的影响。

pcb散热方案

PCB散热方案1. 引言在电子设备中，PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）起着连接和支持电子元器件的重要作用。

随着集成电路的不断发展，电子器件的功耗也逐渐增大，这导致了PCB散热成为一个重要的问题。

合理的PCB散热方案可以降低电子设备的温度，保证设备的稳定性和可靠性。

本文将介绍一些常见的PCB散热方案。

2. PCB设计中的热量分析在开始讨论PCB散热方案之前，我们首先需要了解PCB设计中的热量分析。

当电子设备中的电子元器件工作时，它们会产生一定的热量。

这些热量需要通过PCB来传导和散发，以保持设备的工作温度在可接受范围内。

通常，我们首先需要对PCB进行热量分析，确定热量的产生和分布情况。

这可以通过计算或仿真工具来完成。

热量分析的结果将帮助我们确定散热方案的重点区域和需求。

3. 常见的PCB散热方案3.1 散热片散热片是最常见的PCB散热解决方案之一。

散热片通常由铝制成，具有良好的热导率和散热性能。

将散热片与发热元件直接接触，可以有效地将热量从发热元件传导到散热片上，并通过散热片的表面散发出去。

在使用散热片时，需要注意以下几点：•散热片的尺寸和形状应根据实际需求进行选择，以保证其与发热元件的紧密接触。

•散热片应合理放置，以保证热量在整个PCB上的均匀分布。

•散热片应与PCB的接地层连接，以提高散热效果。

3.2 散热孔散热孔是另一种常见的PCB散热解决方案。

散热孔通常是通过在PCB上钻孔来实现的，可以增加PCB表面的散热面积，提高散热效果。

在使用散热孔时，需要注意以下几点：•散热孔的数量和位置应根据热量分布情况进行选择。

•散热孔的直径和间距应满足散热要求，并考虑到钻孔对PCB强度的影响。

3.3 散热贴片散热贴片是一种在PCB上粘贴的散热材料，可以提高PCB的散热效果。

散热贴片通常具有良好的热导率和散热性能，可以有效地将热量从发热元件传导到PCB 的其他区域，进而进行散热。

电源pcb设计指南,包括_PCB安规、emc、布局布线、PCB热设计、PCB工艺设计

电源pcb设计指南包括：PCB安规、emc、布局布线、PCB热设计、PCB工艺导读1.安规距离要求部分2.抗干扰、EMC部分3.整体布局及走线部分4.热设计部分5.工艺处理部分1.安规距离要求部分安全距离包括电气间隙（空间距离），爬电距离（沿面距离）和绝缘穿透距离。

1、电气间隙：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离。

2、爬电距离：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。

一、爬电距离和电气间隙距离要求，可参考NE61347-1-2-13/GB19510.14.（1）、爬电距离:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥2.5mm，输入电压250V-500V时，保险丝前L—N≥5.0mm；电气间隙:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥1.7mm，输入电压250V-500V 时，保险丝前L—N≥3.0mm；保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。

（2）、一次侧交流对直流部分≥2.0mm（3）、一次侧直流地对地≥4.0mm如一次侧地对大地（4）、一次侧对二次侧≥6.4mm，如光耦、Y 电容等元器零件脚间距≤6.4mm 要开槽。

（5）、变压器两级间≥6.4mm 以上，≥8mm加强绝缘。

2.抗干扰、EMC部分在图二中，PCB 布局时，驱动电阻R3应靠近Q1（MOS管），电流取样电阻R4、C2应靠近IC1的第4 Pin，如图一所说的R应尽量靠近运算放大器缩短高阻抗线路。

因运算放大器输入端阻抗很高，易受干扰。

输出端阻抗较低，不易受干扰。

一条长线相当于一根接收天线，容易引入外界干扰。

在图三的A中排版时，R1、R2要靠近三极管Q1放置，因Q1的输入阻抗很高，基极线路过长，易受干扰，则R1、R2不能远离Q1。

在图三的B中排版时，C2要靠近D2，因为Q2三极管输入阻抗很高，如Q2至D2的线路太长，易受干扰，C2应移至D2附近。

二、小信号走线尽量远离大电流走线，忌平行，D>=2.0mm。

PCB电路板散热设计方案技巧

PCB电路板散热设计技巧对于电子设备来说，工作时都会产生一定的热量，从而使设备内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发出去，设备就会持续的升温，器件就会因过热而失效，电子设备的可靠性能就会下降。

因此，对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。

PCB电路板的散热是一个非常重要的环节，那么PCB电路板散热技巧是怎样的，下面我们一起来讨论下。

1、通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。

这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。

但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。

同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。

2、高发热器件加散热器、导热板当PCB中有少数器件发热量较大时（少于3个）时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。

当发热器件量较多时（多于3个），可采用大的散热罩（板），它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。

将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。

但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。

通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。

3、对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路（或其他器件）按纵长方式排列，或按横长方式排列。

4、采用合理的走线设计实现散热由于板材中的树脂导热性差，而铜箔线路和孔是热的良导体，因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。

评价PCB的散热能力，就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料一一PCB用绝缘基板的等效导热系数（九eq）进行计算。

pcb热阻计算

pcb热阻计算PCB热阻计算在电子设备的设计中，热管理是一个重要的考虑因素。

PCB （Printed Circuit Board，印刷电路板）作为电子设备中的重要组成部分，其热阻对整体的热管理起着重要的作用。

本文将介绍PCB 热阻的计算方法及其在电子设备设计中的应用。

一、PCB热阻的定义PCB热阻是指单位面积上PCB传热的阻力，通常用温度差除以功率来表示。

热阻越大，表示PCB传热能力越差，温度上升越快。

二、PCB热阻的计算方法1. 材料热阻的计算PCB的材料热阻是指PCB材料本身对热传导的阻力。

常见的PCB 材料有FR4、铝基板等，它们的热导率不同，因此热阻也不同。

根据材料的导热性能，可以计算出单位面积上的材料热阻。

2. 焊盘热阻的计算焊盘是PCB上连接元器件的重要部分，也是热传导的关键路径之一。

焊盘的热阻取决于焊盘的几何形状、材料以及与元器件的连接方式等因素。

通常可以通过焊盘的面积、厚度等参数来计算焊盘的热阻。

3. 线路热阻的计算PCB上的线路也会对热传导产生一定的阻力。

线路的热阻取决于线路的宽度、长度、材料等因素。

一般来说，线路越粗、越短，其热阻就越小。

4. 散热器热阻的计算在某些情况下，为了提高PCB的散热性能，可以在PCB上添加散热器。

散热器的热阻取决于散热器的材料、形状以及与PCB的接触方式等因素。

通过散热器的设计参数，可以计算出散热器的热阻。

三、PCB热阻在电子设备设计中的应用1. 温度分析通过计算PCB热阻，可以预测PCB在工作过程中的温度分布情况。

根据不同元器件的热耗散情况，可以确定PCB上的热点位置，进而优化PCB布局和散热设计，以确保电子设备的稳定工作。

2. 散热设计在电子设备设计中，通过合理的散热设计可以提高PCB的散热性能，降低工作温度。

根据PCB的热阻分布情况，可以选择合适的散热器材料和形状，优化散热器与PCB的接触方式，提高散热效果。

3. 材料选择PCB的材料热阻对整体的热管理起着重要的作用。

热设计及热分析

热设计及热分析一、热设计热设计是随着通讯和信息技术产业的发展而出现的一个较新的行业，且越来越被重视。

随着通讯和信息产品性能的不断提升和人们对于通讯和信息设备便携化和微型化要求的不断提升，信息设备的功耗不断上升，而体积趋于减小，高热流密度散热需求越来越迫切。

热设计便是采用适当可靠的方法控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度，以保证产品正常运行的安全性，长期运行的可靠性。

此外，低温环境下控制加热量而使设备启动也是热可靠性的重要内容。

目前，热设计在电动汽车动力系统热管理和热仿真、高科技、医疗设备、军工精密装备等行业中越来越被重视，成为产品研发中不可缺少的重要领域。

二、热分析软件介绍FLOTHERM是一套由电子系统散热仿真软件先驱----英国FLOMERICS软件公司开发并广为全球各地电子系统结构设计工程师和电子电路设计工程师使用的电子系统散热仿真分析软件，全球排名第一且市场占有率高达80%以上。

三、电子行业热分析电子行业是有限元分析应用的一个重要领域。

随着全球电子工业的飞速发展，电子产品的设计愈来愈精细、复杂，市场竞争要求电子产品在性能指标大幅度提高的同时，还要日趋小型化。

电子产品跌落、新型电子材料的研发和制造、音频设备声场特性的设计和评估、电子产品的热力仿真、芯片封装的热分析等的力学仿真是电子领域中很深入、复杂并极具挑战性的课题，需要多门学科的理论和方法的综合应用。

电子产品热分析：众所周知，电子元件在运作的时候，无法达到100%的效率，所流失的能量绝大部分都转换成为热量发散，但是对于电子元件来说，温度每上升10℃，其寿命就减少到原来的一半甚至更短，这就是其随温度而变的特性。

所以进行电脑等各种设备的热仿真有助于提高器件的使用寿命。

1.显卡的散热器仿真显卡热管散热器，通过添加热管能有效的降低热源到散热器的热阻，进而显著提高显卡散热性能。

2. LED封装仿真以及散热片散热性能详细的LED封装模型，通过仿真验证和考察电路板及散热片的散热性能。

电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及进展

电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及进展一、本文概述随着电子技术的飞速发展和广泛应用，电子设备热分析、热设计及热测试技术在保障电子设备性能稳定、提升系统可靠性以及延长设备寿命等方面发挥着越来越重要的作用。

本文旨在对电子设备热分析、热设计及热测试技术的当前综述及进展进行全面探讨，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。

本文将首先概述电子设备热分析、热设计及热测试技术的基本概念、原理及其在电子设备中的重要性。

随后，将详细介绍当前热分析技术的最新进展，包括数值分析、实验测量以及仿真模拟等方面的技术突破和应用实例。

在热设计方面，本文将探讨新型散热结构、材料以及优化算法的研究与应用，以提高电子设备的散热效率和可靠性。

本文将综述热测试技术的发展动态，包括新型测试方法、测试设备以及测试标准的制定与实施。

通过本文的综述，读者可以对电子设备热分析、热设计及热测试技术的现状和发展趋势有更为深入的了解，为相关领域的研究与实践提供有益的启示和借鉴。

二、电子设备热分析技术随着电子设备向高度集成化、小型化和高功率密度方向发展，热分析技术在电子设备设计中的重要性日益凸显。

电子设备热分析技术主要包括稳态热分析和瞬态热分析两大类。

稳态热分析主要关注设备在稳定工作状态下的热量分布和温度场。

通过稳态热分析，可以预测设备在长时间运行过程中的热性能，评估其散热设计的合理性。

常用的稳态热分析方法包括有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）和边界元法（BEM）等。

这些方法可以通过建立设备的热模型，模拟其在稳定工作状态下的热传导、对流和辐射等热传递过程，从而得到设备的温度分布和热流密度等信息。

瞬态热分析则主要关注设备在启动、关机、负荷变化等瞬态过程中的热性能。

瞬态热分析对于评估设备在极端条件下的热稳定性和可靠性具有重要意义。

常用的瞬态热分析方法包括瞬态热网络法、瞬态热有限元法等。

这些方法可以模拟设备在瞬态过程中的热传递和热响应，从而得到设备在不同时间点的温度分布和热流密度等信息。

PCB散热设计研究

PCB散热设计研究一、引言随着电子技术的快速发展，PCB（印制电路板）作为电子设备中的核心部件，其性能的稳定性和可靠性越来越受到人们的关注。

而散热问题作为影响PCB性能的关键因素之一，其设计合理与否直接关系到整个系统的稳定性和使用寿命。

因此，对PCB散热设计进行深入研究，具有重要的理论和实际意义。

二、PCB散热设计的原则与策略散热设计原则在进行PCB散热设计时，应遵循以下原则：（1）合理布局：根据元器件的发热量和工作特性，合理布局元器件，以减少热量在PCB上的积聚。

（2）优化导热路径：通过合理的导线布局和层叠设计，优化导热路径，提高热量的传递效率。

（3）降低热阻：采用低热阻材料，如导热性能好的金属或导热胶，降低热量在PCB内部的传递阻力。

散热设计策略针对PCB散热问题，可采取以下策略：（1）增加散热面积：通过增大PCB表面积或增加散热片等方式，提高散热效果。

（2）采用散热孔：在PCB上设置散热孔，利用对流散热原理，加速热量的散发。

（3）主动散热：结合风扇、散热器等主动散热设备，提高PCB的散热能力。

三、PCB散热设计的关键因素元器件选型元器件的选型直接影响到PCB的散热性能。

在选择元器件时，应充分考虑其发热量、工作温度和耐温范围等因素，尽量选择低功耗、耐高温的元器件。

PCB材料PCB材料的导热性能对散热效果具有重要影响。

在选择PCB材料时，应关注其导热系数、热膨胀系数等关键参数，以确保PCB具有良好的散热性能。

PCB布局与布线PCB的布局与布线对散热效果具有显著影响。

合理的布局可以减少热量在PCB上的积聚，而优化的布线可以降低热阻，提高热量的传递效率。

四、PCB散热设计的优化方法仿真分析利用仿真软件对PCB的散热性能进行模拟分析，可以预测PCB在不同工作条件下的散热效果，为优化设计提供依据。

实验验证通过实验验证仿真分析的结果，可以进一步了解PCB的散热性能，并针对存在的问题进行改进。

设计迭代根据仿真分析和实验验证的结果，对PCB散热设计进行迭代优化，以提高其散热性能。

计算模块印制电路板的热设计和热仿真分析

表1PCB 各组成部件名称、尺寸、功率及生热率计算模块印制电路板的热设计和热仿真分析令狐克均饶应明刘忠翔李杨（贵州装备制造职业学院，贵州贵阳551400）摘要：首先建立了某电子设备计算模块印制电路板的三维模型，然后依据热传学理论，使用有限元分析软件ANSYS Workbench对三维模型进行了热仿真分析，最后获得了计算模块印制电路板的温度场，热分析结果为印制电路板的结构设计及布局提供了参考。

关键词：印制电路板；热仿真分析；ANSYS Workbench ；温度场0引言近年来，随着先进制造技术在电子设备生产过程中的应用，电子设备已经向便携式、集成化、高密度和高运算速度方向发展，印制电路板（PCB ）上元器件的数量和集成度不断增加，功率损失也相应增加，同时导致单位体积电子元器件的发热量增加[1]。

鉴于电子设备的高度集成性、计算快速性和运行稳定性等要求，对电子设备的热设计要求也越来越高。

相关统计数据显示，55%的电子设备失效与过高的热环境应力有关。

热问题已成为影响设备使用性能和运行可靠性的关键因素之一[2]。

PCB 作为电子设备的重要组成部分，其设计合理与否直接影响设备的性能高低，严重时甚至会损坏电子设备[2]。

因此，对PCB 上的元器件进行热仿真分析就显得十分必要。

电子设备的热分析通常分为系统级、板级及封装级3个层次。

本文研究对象为某电子设备计算模块印制电路板，属于板级热分析的范畴[3-4]。

现首先建立某电子设备计算模块印制电路板的三维模型，然后依据热传学理论，使用有限元分析软件ANSYS Workbench 对三维模型进行热仿真分析，获得计算模块印制电路板的温度场，根据热分析结果为印制电路板的结构设计及布局提供参考。

1建立印制电路板的三维模型1.1模型的简化假设实际的计算模块印制电路板是由元器件和印制电路板基板组成，为了能够进行热分析，必须对PCB 结构进行合理简化，使其成为仿真分析模型[5]。

首先，对于PCB 上外形结构小的电阻、片式电容，由于其体积小、热容量小，产生的热量对整个PCB 的温度分布影响不大，在计算时可将其忽略。

板级电路模块布局热设计

维普资讯
２００７年第４期
（第４总８期）
桂林航天工业高等专科学校学报
ＪＵＲＯＮＡＬＯＦＧＵＩＩＯＬＧＥＯＲＰＣＥＴＥＨＮＯＬＬＮＣＬＥＦＡＥＯＳＡＣＯＧＹ信息与电子工程
板级电路模块布局热设计
李天明
（林航天工业高等专科学校广西桂桂林５１０）４０４
摘要
针对某种板级电路建立了多种典型的芯片平面布局热分析模型；采用ＡＮＳＳ软件对各种布局条件下的温度Ｙ
场分布进行了分析。仿真结果表明：同一块ＰＢ上，生热率高的器件置于板面四角而其余的分布于其在Ｃ将间，达到降低板上局部热载荷峰值，能有效地均匀热场并使最高温度显著降低的目的。而采用遗传算法对器
这一结论。

件级、装级的热分析问题［。它拥有用户模拟过程所需封６］要的各种物理模型，以模拟自然对流、迫对流、合对可强混
１板级电路热设计基本理论及方法
１１热设计概述．
件位置布局的优化设计也进一步从更广泛的意义上得出了相同的结论。
关键词
板级电路；热分析；遗传算法；布局
中图分类号：ＢｌＴｌ５
文献标识码：Ａ

PCB散热设计(学习总结供参考)

PCB散热设计PCB中热量的来源主要有三个方面：(1)电子元器件的发热；(2) PCB本身的发热；(3) 其它部分传来的热。

在这三个热源中，元器件的发热量最大，是主要热源，其次是PCB板产生的热，外部传入的热量取决于系统的总体热设计。

大功率LED 的基板材料必须有高的绝缘电阻、高稳定性、高热导率、与芯片相近的热膨胀系数以及平整性和一定的机械强度。

基于上述条件，少数金属或合金能满足高热导率、低膨胀系数的要求，但为了保障电绝缘性，需要在金属上涂覆一层高分子聚合物膜或者沉积一层陶瓷膜，如传统的PCB金属基板由金属基片、绝缘介质层和铜泊构成。

绝缘介质层一般采用环氧玻纤布粘结片或环氧树脂，由于绝缘介质层的热导率普遍偏低(树脂类通常低于0.5W/m.K ) ，这导致整个器件的散热性能大大降低。

(1)PCB种类LED常见基板通常有四类：传统且非常成熟的PCB、发展中的金属基板(MCPCB)、以陶瓷材料为主的陶瓷基板(Ceramic)、覆铜陶瓷基板(DBC)。

其中覆铜陶瓷基板是将铜箔直接烧结到陶瓷表面而形成的一种复合基板。

PCB及MCPCB可使用于一般LED应用之产品。

不过当单位热流密度较高时，LED散热基板主要采用金属基板及陶瓷基板两类强化散热。

金属基板以铝(Al)及铜(Cu)为材料，可分为金属基材(metal base)、金属蕊(metal core)。

金属基板制程尚需多一道绝缘层处理，目前全球主要散热绝缘胶厂商以美商及日商为主。

另一类是采用AlN、SiC、BeO等绝缘材料为主的陶瓷基板，由于本身材料就已经绝缘，因此不需要有绝缘层的处理。

此外，陶瓷基板所能承受的崩溃电压，击穿电压(Break-down voltage)也较高，此外，其热膨胀系数匹配性佳，可减少热应力及热变形产生也是优点，可以说相当适合LED应用，目前确实已经有相当多LED产品采用，但目前价格仍贵，约为金属基板的2～3倍。

过去由于LED输出功率较小，因此使用传统FR4等玻璃环氧树脂封装基板，并不会造成太大的散热问题，但应用于照明用的高功率LED，虽芯片面积相当小，整体消费电力也不高，不过单位面积的发热量却很大。

PCB设计过程中的热分析方法

PCB设计过程中的热分析方法在现代电子设备中，印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）的设计起着至关重要的作用。

而PCB设计过程中热分析方法的应用，则能够有效地优化电子设备的性能和稳定性。

本文将介绍一些常用的PCB热分析方法，并探讨其在设计中的应用。

一、热传导分析热传导是指热量在物质中的传递过程。

在PCB设计中，通过热传导分析可以评估电路板上各个区域的热量分布情况，以及可能的热点问题。

常用的热传导分析方法包括有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）和计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）。

1. 有限元分析（FEA）有限元分析是一种基于数值计算的热传导分析方法，通过将复杂的物理问题离散化为有限个简单的单元，然后求解其热传导方程来模拟和分析热传导过程。

在PCB设计中，可以将PCB板材、元器件以及散热器等各个组成部分建模，进行热传导仿真，以评估热量传递和散热效果。

2. 计算流体力学（CFD）计算流体力学是一种模拟流体运动和热传导的数值计算方法。

在PCB设计中，CFD可以用于模拟电路板上的空气流动和热传导，以评估设备在不同工作条件下的散热能力。

通过CFD分析，可以优化散热设计，提高设备的热性能。

二、热应力分析热应力是指由于温度变化引起的物体内部产生的应力。

在PCB设计中，热应力分析可以帮助评估电路板在工作过程中可能出现的应力问题，以及可能导致的热疲劳和损坏。

1. 热膨胀系数分析热膨胀系数是一个物质在温度变化时的膨胀量与初始尺寸之比。

在PCB设计中，通过对电路板材料的热膨胀系数进行分析，可以预测电路板在高温环境下可能出现的材料破裂、开裂等问题，从而避免设计上的失误。

2. 结构热应力分析结构热应力分析是一种通过数值计算方法，模拟和分析电路板在热载荷下的应力分布和变形情况。

通过对PCB设计中的不同部件进行热应力分析，可以找出潜在的应力集中区域，避免热应力过大导致的破裂或变形。

pcb热仿真

热分析可协助设计人员确定PCB上部件的电气性能，帮助设计人员确定元器件或PCB 是否会因为高温而烧坏。

简单的热分析只是计算PCB的平均温度，复杂的则要对含多个PCB和上千个元器件的电子设备建立瞬态模型。

无论分析人员在对电子设备、PCB以及电子元件建立热模型时多么小心翼翼，热分析的准确程度最终还要取决于PCB设计人员所提供的元件功耗的准确性。

在许多应用中重量和物理尺寸非常重要，如果元件的实际功耗很小，可能会导致设计的安全系数过高，从而使PCB的设计采用与实际不符或过于保守的元件功耗值作为根据进行热分析，与之相反(同时也更为严重)的是热安全系数设计过低，也即元件实际运行时的温度比分析人员预测的要高，此类问题一般要通过加装散热装置或风扇对PCB进行冷却来解决。

这些外接附件增加了成本，而且延长了制造时间，在设计中加入风扇还会给可靠性带来一层不稳定因素，因此PCB现在主要采用主动式而不是被动式冷却方式(如自然对流、传导及辐射散热)，以使元件在较低的温度范围内工作。

热设计不良最终将使得成本上升而且还会降低可靠性，这在所有PCB设计中都可能发生，花费一些功夫准确确定元件功耗，再进行PCB热分析，这样有助于生产出小巧且功能性强的产品。

应使用准确的热模型和元件功耗，以免降低PCB设计效率。

1元件功耗计算准确确定PCB元件的功耗是一个不断重复迭代的过程，PCB设计人员需要知道元件温度以确定出损耗功率，热分析人员则需要知道功率损耗以便输入到热模型中。

设计人员先猜测一个元件工作环境温度或从初步热分析中得出估计值，并将元件功耗输入到细化的热模型中，计算出PCB和相关元件“结点”(或热点)的温度，第二步使用新温度重新计算元件功耗，算出的功耗再作为下一步热分析过程的输入。

在理想的情况下，该过程一直进行下去直到其数值不再改变为止。

然而PCB设计人员通常面临需要快速完成任务的压力，他们没有足够的时间进行耗时重复的元器件电气及热性能确定工作。

PCB的热设计

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高性能PCB设计经验分享

高性能PCB设计经验分享Tags: PCB设计,经验分享, 积分Counts:100 次摘要：本文以IT行业的高性能的PCB设计为主线，结合Cadence在高速PCB设计方面的强大功能，全面剖析高性能PCB设计的工程实现。

正文：电子产业在摩尔定律的驱动下，产品的功能越来越强，集成度越来越高、信号的速率越来越快，产品的研发周期也越来越短，PCB的设计也随之进入了高速PCB设计时代。

PCB不再仅仅是完成互连功能的载体，而是作为所有电子产品中一个极为重要的部件。

本文从高性能PCB设计的工程实现的角度，全面剖析IT 行业高性能PCB设计的方方面面。

实现高性能的PCB设计首先要有一支高素质的PCB设计团队。

一、PCB设计团队的组建建议自从PCB设计进入高速时代，原理图、PCB设计由硬件工程师全权负责的做法就一去不复返了,专职的PCB 工程师也就应运而生。

一个成熟的大、中型PCB设计团队的构成应包括以下几个工种：封装库工程师：专职建库，熟知当今主流板厂、贴片厂商的工艺能力、技术参数，结合本公司的产品实际，并据此完成当前高速高密条件下的PCB封装建库工作。

PCB设计工程师：设计人员必须具备广泛的PCB周边知识，诸如电子线路的基本知识，PCB的生产、贴片加工的基本常识，DFX（DFM/DFC/DFT）设计，同时还需要掌握高速PCB的层叠设计、阻抗设计、信号完整性知识、EMC知识等，综合考虑现代PCB设计的各项要求，完成PCB的布局、布线工作。

SI工程师：揭开隐藏在PCB传输线里的“隐性原理图”，直面高速时代的反射、串扰、时序问题。

通过前后仿真，确保信号质量，提升产品的一次成功率，确保PCB稳定、可靠的工作。

EMC工程师：作为EMC设计的源头考虑，负责包括电路、器件、PCB相关的板级EMC设计。

降低自身的对外辐射，并提高抗外界干扰的能力。

热设计工程师：在追求精美、小巧的产品研发团队里，热设计工程师不可或缺。

通过热源分布分析、设计合理的风道系统，控制系统的温升，确保产品的稳定、可靠工作。

PCB的热分析与热设计(doc 6)

PCB的热分析与热设计(doc 6)PCB的热设计热分析、热设计是提高印制板热可靠性的重要措施。

基于热设计的基本知识，讨论了PCB设计中散热方式的选择、热设计和热分析的技术措施。

1、热设计的重要性电子设备在工作期间所消耗的电能，除了有用功外，大部分转化成热量散发。

电子设备产生的热量，使内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发，设备会继续升温，器件就会因过热失效，电子设备的可靠性将下降。

SMT使电子设备的安装密度增大，有效散热面积减小，设备温升严重地影响可靠性，因此，对热设计的研究显得十分重要。

2、印制电路板温升因素分析引起印制板温升的直接原因是由于电路功耗器件的存在，电子器件均不同程度地存在功耗，发热强度随功耗的大小变化。

印制板中温升的2种现象：（1）局部温升或大面积温升；（2）短时温升或长时间温升。

在分析PCB热功耗时，一般从以下几个方面来分析。

2.1电气功耗（1）分析单位面积上的功耗；（2）分析PCB板上功耗的分布。

2.2印制板的结构（1）印制板的尺寸；（2）印制板的材料。

2.3印制板的安装方式（1）安装方式（如垂直安装，水平安装）；（2）密封情况和离机壳的距离。

2.4热辐射（1）印制板表面的辐射系数；（2）印制板与相邻表面之间的温差和他们的绝对温度；2.5热传导（1）安装散热器；（2）其他安装结构件的传导。

2.6热对流（1）自然对流；（2）强迫冷却对流。

从PCB上述各因素的分析是解决印制板的温升的有效途径，往往在一个产品和系统中这些因素是互相关联和依赖的，大多数因素应根据实际情况来分析，只有针对某一具体实际情况才能比较正确地计算或估算出温升和功耗等参数。

3、热设计原则3.1选材（1）印制板的导线由于通过电流而引起的温升加上规定的环境温度应不超过125 ℃（常用的典型值。

根据选用的板材可能不同）。

由于元件安装在印制板上也发出一部分热量，影响工作温度，选择材料和印制板设计时应考虑到这些因素，热点温度应不超过125 ℃。

pcb板的与空气的热交换效率

pcb板的与空气的热交换效率
PCB板与空气的热交换效率主要受到以下几个因素的影响：
1. 板材导热性能：PCB板的导热性能是影响热交换效率的重要因素之一。

通常，导热性能较好的材料（如铝基板、铜基板）能够更快地将热量传递到空气中，提高热交换效率。

2. 散热结构设计：散热结构的设计直接影响了PCB板与空气之间的热交换效率。

例如，合理设计的散热片、散热孔等结构可以增加PCB板与空气之间的接触面积，提高热量传递效率。

3. 空气流动情况：空气流动的情况也会对热交换效率产生影响。

如果环境中的空气流动较好，能够带走更多的热量，从而提高热交换效率。

4. 散热器的选择和使用：在某些情况下，通过安装散热器来增加PCB板与空气之间的热交换面积，可以进一步提高热交换效率。

总之，要提高PCB板与空气的热交换效率，可以从优化板材导热性能、设计合理的散热结构、改善空气流动情况以及选择合适的散热器等方面进行考虑。