現代電子產品常使用高功率的電子零件,例如MOSFET、大功率LED、IGBT等。而且這些電子零件還有愈做愈小的趨勢,這導致熱點(Hot Spot)的產生。PCB熱點處的高溫可能會造成電阻的阻值降低,也會縮短電容的使用壽命,另外高溫會造成變壓器、相關絕緣材料的性能下降導致設備故障。因此,在設計PCB時,如何解決散熱的問題也是設計電子產品時要考慮的關鍵因素之一。在這裡,我們分享幾種方式以減少PCB的發熱
*識別熱點與大電流走線
為了製造熱穩定的PCB,必須在設計階段本身中研究熱效應。熱設計的第一步是確定熱點。使用熱模型(Thermal Model)”和“熱動態模型(Thermal Dynamic Model)能幫助查找熱點。同樣,電流分析必須與之同時進行,因為高電流走線會產生熱量。零件與大電流走線的正確排列可以使熱量均勻分佈,且大電流走線必須遠離熱敏感組件,例如傳感器(sensors)和運算放大器(Op-amps)。
*增加銅的厚度和走線寬度
銅PAD或走線的厚度和寬度在PCB熱設計中板演重要角色。走線的厚度應足夠為通過它的電流提供低阻抗路徑。這是因為走線和通孔的電阻會造成很大的功率損耗和熱量產生,特別是當它們承受高電流密度時。
*PAD設計
PAD的尺寸也很重要。銅墊必須具有足夠的厚度和麵積以提供足夠的散熱。如果PCB設計中有散熱器,那麼銅墊應具有足夠的覆蓋範圍,以使熱量最佳地傳遞到散熱器。
*將高功率組件放置在PCB的中央
為了更好地散熱,應將高功率組件,例如處理器(processors)和微控制器(microcontrollers),放置在PCB的中央。如果將高功率零件擺放在電路板邊緣附近,則它將在邊緣積聚熱量且升高局部溫度。但是,如果將設備放置在電路板的中央,則熱量將在所有方向上散佈在整個表面上。因此,PCB的表面溫度會更低並且容易散逸。
*設計PCB散熱孔
在PCB上設計一些散熱用的VIA孔,可以將熱量從關鍵電子組件轉移走,在零件的另一面可以設計大面積的鋪銅區域來幫助散熱,也可以安裝散熱風扇或散熱鰭片