4,布线时的要求
(1)板材选择(合理设计印制板结构);
(2)布线规则;
(3)根据器件电流密度规划最小通道宽度;特别注意接合点处通道布线;
(4)大电流线条尽量表面化;在不能满足要求的条件下,可考虑采用汇流排;
(5)要尽量降低接触面的热阻。为此应加大热传导面积;接触平面应平整、光滑,必要时可涂 覆导热硅脂;
(6)热应力点考虑应力平衡措施并加粗线条;
(7)散热铜皮需采用消热应力的开窗法,利用散热阻焊适当开窗;
(8)视可能采用表面大面积铜箔;
(9)对印制板上的接地安装孔采用较大焊盘,以充分利用安装螺栓和印制板表面的铜箔进行散热;
(10)尽可能多安放金属化过孔,且孔径、盘面尽量大,依靠过孔帮助散热;
(11)器件散热补充手段;
(12)采用表面大面积铜箔可保证的情况下,出于经济性考虑可不采用附加散热器的方法;
(13)根据器件功耗、环境温度及允许最大结温来计算合适的表面散热铜箔面积(保证原则tj≤(0.5~0.8)tjmax)。
四,热仿真(热分析)
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。