PCB在組裝過程中要注意的散熱管理問題

您的電路板設(shè)計(jì)也需要為熱量做好準(zhǔn)備，但是在電源組件上弄一些銅色只是不會(huì)減少熱量。未準(zhǔn)備好承受制造和常規(guī)操作熱度的PCB將存在很多問題。我們將研究PCB熱管理中的一些問題，以及如何設(shè)計(jì)能夠在熱量中蓬勃發(fā)展而不會(huì)枯萎的電路板。

最佳性能的PCB熱管理設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

工作電路板上有很多電活動(dòng)，所有這些活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生一些熱量。盡管在板的正常運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生熱量，但是過多的熱量會(huì)導(dǎo)致組件中介電材料的擊穿，最終導(dǎo)致其故障。為避免這種情況，以下是一些PCB設(shè)計(jì)技術(shù)，可幫助控制電路板產(chǎn)生的熱量：

l組件放置：大電流流過的組件（例如電源組件或微控制器）應(yīng)放置在設(shè)計(jì)中心。與將熱量放置在容易積聚的邊緣相反，這將允許熱量通過板擴(kuò)散出去。您還應(yīng)該將熱的組件彼此隔開，并放置它們以利用氣流進(jìn)行冷卻。另外，請(qǐng)記住將敏感組件與產(chǎn)生更多熱量的組件放置一定距離。

l痕跡：在板上使用更多的金屬（銅）也將有助于散熱。這可以通過增加構(gòu)建電路板的銅的重量（深度）以及走線的寬度來實(shí)現(xiàn)。這可能會(huì)增加板的厚度，這對(duì)于大電流運(yùn)行的設(shè)備也很有幫助。

l導(dǎo)熱墊：可以使用導(dǎo)熱墊和過孔中的鍍通孔將熱量傳導(dǎo)通過電路板。這些孔將有助于將熱量散布到板上，而不是讓熱量保留在熱設(shè)備周圍。

l電路板結(jié)構(gòu)：印刷電路板本身最終充當(dāng)散熱器，電路板越厚，吸收的熱能就越多。而且，盡管標(biāo)準(zhǔn)FR-4板材料可以處理大量熱量，但可能有必要研究其他板材料（例如聚酰亞胺或金屬芯）中是否有過多的熱量。

l冷卻設(shè)備：最后，有許多外部冷卻設(shè)備可用于印刷電路板上的熱管理。這些包括熱組件下方的導(dǎo)熱膏，散熱器和冷卻風(fēng)扇。

通過仔細(xì)使用上述方法中的某些或全部，PCB設(shè)計(jì)人員可以更好地管理其板卡正常運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量。但是還有另一種熱量會(huì)給電路板帶來問題，PCB設(shè)計(jì)人員也必須注意這些問題。

在制造過程中管理PCB熱的設(shè)計(jì)技術(shù)

制造電路板時(shí)，它將承受大量的熱應(yīng)力。PCB制造需要熱量和壓力才能將這些層層壓在一起，而焊接過程會(huì)在組裝過程中加熱板。波峰焊將通過熔化的焊料波使電路板底部的裸露組件引線走線，并且焊料回流需要將整個(gè)電路板在烤箱中烘烤。以下是與電路板制造相關(guān)的一些熱問題：

l彎曲和扭曲：如果整個(gè)電路板不同層的金屬覆蓋率不一致，則可能在制造過程中導(dǎo)致電路板彎曲或扭曲。例如，如果六層板的前三層的金屬百分比高于下三層的金屬百分比，則該板將失去平衡。由于在制造過程中施加了較高的熱量和壓力，這種不平衡會(huì)導(dǎo)致電路板翹曲。

l不良的焊點(diǎn)：發(fā)生這種情況的原因是，在波峰焊過程中，待焊接引腳周圍的金屬表現(xiàn)為散熱器，并吸收了連接處的熱量。結(jié)果，焊料不能正確熔化，留下冷的和不可靠的焊點(diǎn)。在這種情況下，解決方案是使用散熱墊將熱量集中在焊點(diǎn)上。

l邏輯下降：在這種情況下，小型表面安裝組件的兩個(gè)引腳之間的熱不平衡會(huì)導(dǎo)致該部件在回流焊期間像立碑一樣垂直豎立。當(dāng)其中一個(gè)引腳連接到大面積的金屬（充當(dāng)散熱器）時(shí)，就會(huì)發(fā)生熱不平衡。這樣可以使另一個(gè)引腳上的焊料融化得更快，從而將零件推上去。為避免這種情況，PCB設(shè)計(jì)人員在將引腳連接到較大面積的金屬時(shí)應(yīng)使用散熱型連接。

即使采用了精心的設(shè)計(jì)實(shí)踐，仍然有些組件在電路板組裝期間比其他組件更容易受到熱問題的影響。幸運(yùn)的是，您的合同制造商可以采取一些步驟來保護(hù)這些組件。這些包括焊接和改進(jìn)焊接過程中的防護(hù)罩。除此之外，您的PCB CM還可以幫助您進(jìn)行熱管理的其他領(lǐng)域。

PCB合同制造商如何在板上進(jìn)行熱管理幫助您

通常，PCB熱問題與電源有關(guān)，PCB合同制造商通常會(huì)檢查電路板上的物料清單（BOM），以了解具有高電源要求的組件。這通常會(huì)引發(fā)一系列以下問題，以確保您的設(shè)計(jì)足以應(yīng)對(duì)運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱量：

l布局是否支持預(yù)期的電流和功率要求？

l有冷卻空氣的首選氣流方向嗎？

l您是否期望將來的任何組件更改可能會(huì)改變現(xiàn)在應(yīng)該考慮的氣流？

l是否有任何敏感組件會(huì)因過于靠近大功率和高溫組件而受到影響？