PCB热缓解有效布局指南

关键的外卖

• PCB布局中的散热垫是什么?

• 创建热缓解垫的指南。

• 如何使用您的PCB CAD工具时，创建热救济垫。

PCB热释放指南用于创建这些衬垫，以帮助可制造性

电路板上的散热装置确保适当的热量集中在用于焊接的引脚上。如果电路板上没有热救济，就会有大量与焊接有关的装配问题。有些引脚无法获得足够的热量，使焊锡形成合适的连接，而其他零件在返工时，技术人员很难拆解焊锡。相反，这可能会把救济变成一个计划外的导火索。对于布局工程师来说，了解良好的PCB散热指南是至关重要的CAD系统参数他们的设计避免了热问题。

热浮雕在PCB布局中的重要性

热浮雕是从通孔或表面安装垫到区域填充或平面的辐条连接。它们的目的是提供从焊板到平面的坚固的电气连接，同时防止焊接所需的热量分散到金属平面。下图中的绿色代表了电路板上的铜平面，你可以看到每个外部引脚的四个热救济连接。在连接到大金属区域的表面安装引脚的情况下，可以使用从衬垫到铜的多个迹线来实现相同的结果。

热泄压的目的是帮助电路板的可制造性。虽然直接进水连接可以提供最佳的电气性能，但它也可以作为连接到飞机上的引脚的散热器。在自动焊接过程中，这个接收器可以有效地将热从引脚上拉走，并在连接中产生不良的焊点。同时，直接连接的热沉特性将使技术人员在返工时难以进行手工焊接操作。此外，一个衬垫上的金属过多，而另一个衬垫上的金属较少两脚离散部分会导致组件的热不平衡。这种不平衡会导致一种被称为“墓碑”的制造现象。

然而，这也是必要的辐条的热浮雕足够厚处理电流预期通过他们。平衡热浮雕辐条的数量和宽度对于一个好的热浮雕设计是至关重要的。辐条太小可能不能为电源电路传导足够的电流，或为电源完整性提供不充分的连接。辐条太大可能最终会从衬垫吸取太多的热量。再次，在下图中，你可以看到这些热救济垫的辐条有多宽，以提供正确数量的铜连接引脚到飞机。接下来，我们将进一步了解设计人员应该在何处以及如何在PCB布局中使用这些浮雕的指导方针。

标准通孔销热缓解垫

PCB散热布局指南

在PCB布局的不同方面可能会出现对热释放垫的需求，以下是设计师应该考虑使用热释放垫的四个方面。

1.通孔针

在焊接通孔销的板上钻的孔是热缓解垫的首选。一个小的金属区域，如一个分割平面，可以作为一个散热器，并把热量从针。在具有多个接面层的大型多层板中，通孔销可能连接到几平方英尺的金属上，需要大量的热量来创建一个良好的焊点。这种热量要求打开了附近的痕迹和组件被损坏的可能性，当应用额外的热量在焊接操作。像这样的通孔销需要一个热释放垫来提供良好的电气连接，而不具有直接连接的热沉降特性。

2.表面针山

由于电气方面的原因，许多设计人员会在金属填充物中嵌入表面贴装垫。虽然这将提供最佳的电气性能，但它也会从衬垫带走热量。如果这些焊盘属于一个小的双针分立部分，另一个焊盘上的焊料可能比嵌入焊盘熔化得更快。熔化的焊料产生的表面张力将把零件拉起，远离另一个衬垫，形成一个墓碑。通过使用多个痕迹连接表面安装垫，而不是嵌入到一个金属区域，你可以平衡在两个垫之间焊接时应用的热量。

3.通过

大多数连接到电源和地面的通孔不需要热释放垫，因为它们没有一个引脚焊接进去。然而，在进行高电流水平的网的情况下，一些短功率轨迹可能仍然会向其表面安装引脚传导过多的热量。在这些情况下，应该考虑使用热释放销。

4.金属的路由

虽然热释放垫对于连接到电源和地平面或大面积填充的引脚是必要的，但它们在电源跟踪路由上的使用必须考虑到每种情况。一些功率痕迹，引导较低水平的电流将路线较窄．CAD系统自动在这些网上的引脚上添加热泄压连接，可能会因为试图强制泄压垫而对设计造成损害。辐条可能没有足够的空间连接，导致连接没有足够的金属。

记住，热救济垫辐条的数量和宽度应该等于由其功率要求所决定的轨迹的宽度。如果您正在路由一个50 mil的电源跟踪，但您只能得到两个10 mil辐条连接，您将面临缺乏金属连接的风险。这种缺失会导致电路板在运行过程中产生过多的热量，最终导致连接烧坏。此外，更多的金属在连接等于较低的净电感，这将有助于保持EMI在控制之下。因此，您必须在它们的连接中使用适量的金属来创建热浮雕，通常，您的PCB CAD工具将有实用程序可以提供帮助。

在Cadence Allegro中设置热缓解垫参数

使用您的设计工具创建热浮雕

热释放垫通常由PCB CAD系统在将所需的配置输入系统后自动创建。当堆建成后，许多CAD系统将允许您在堆中输入热浮雕的大小、层数和其他参数。热释放参数也可以配置为每个网，平面，或填充它们将被使用。在上图中，你可以看到用户如何在Cadence的Allegro PCB编辑器中为特定填充设置热浮雕属性。用户可以为通孔销、表面安装销和通孔设置不同的参数，包括它们如何连接以及有多少条辐条。

在充分配置热源后，当使用跟踪或填充路由其网络时，它们将自动形成。在下面的图片中，你可以看到一个例子，如何Allegro创建热在这个简单的小铜倒将通孔销连接到表面安装销。用户勾勒出想要的区域，然后系统自动填充铜浇注，创建热缓解垫作为过程的一部分。通孔销与两个热辐条连接，而表面安装销有辐条在所有的四个方面。

使用Cadence Allegro创建一个小铜倒和两个热缓解垫

PCB布局的热管理

热释放垫只是一个方面的热和其他电源相关的问题，考虑和设计时，布局印刷电路板。幸运的是，像Allegro的PCB编辑器这样的CAD系统包含了许多不同的实用程序和工具。例如，在本文的顶部是一段视频，描述了Cadence的IR Drop Analysis如何帮助设计师在他们的设计中创建稳定的电力输送网络。Allegro还具有内置功能设计规则和约束条件为了确保在整个电路板设计中，功率迹线以必要的宽度布线。Allegro还允许设计师在3D中查看和检查他们的设计，以便方便地发现电路板上有气流限制和其他热冷却问题的区域。

有关PCB路由和平面的更多信息，请查看我们的电子书关于它。

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