了解PCB有效导热系数

关键的外卖

• 首先，我们将定义PCB的有效导热系数。

• 接下来，我们将讨论影响PCB有效导热系数的关键因素。

• 最后，我们将考虑热建模的有效导热率的准确性。

如果你给饿坏了的孩子端上一碗热粥，在他们失去耐心、一勺热气腾腾的粥烫伤他们的嘴之前，要让粥迅速冷却下来是很困难的(或者说实话，有时是我自己急躁的嘴)。解决方案?用盘子代替碗，把粥薄薄的铺在上面，以增加可以冷却的表面积。

你会惊讶地发现，把粥从碗换成盘子会大大缩短粥的冷却时间。在电子学中，理解印刷电路板(PCB)的热行为比在碗和板之间翻转要复杂得多。了解PCB的有效导热系数的里里外外从设计阶段的热管理计划开始。

什么是PCB的有效导热系数?

PCB有效导热系数反映了PCB的传热能力。

“有效导热系数”指的是材料传导和传递热量的能力。当我们具体讨论PCB的有效导热系数时，我们讨论的是PCB如何将其组件产生的热量转移到周围区域。有效热导率用符号k表示_eff，数值用W/m•K表示。

在PCB设计中，有效导热系数是热建模和分析中使用的一个重要方面，因为它允许工程师根据特定的假设和模型来预测一个填充PCB的导热性能。随着电子模块的尺寸不断缩小，这是一个值得设计师关注的参数。

影响PCB有效导热系数的因素

热通密度影响PCB的有效热导率。

PCB由导电材料、绝缘体和安装组件组成。每一个用于PCB的材料有不同的热导。在推导PCB的有效导热系数时，考虑了热导的变化。

已经进行了各种研究来分析PCB的热导率。根据研究的不同，使用了不同类型的模型和假设。就设计者而言，PCB的有效热导率取决于几个因素。

组件的大小

随着部件变得越来越小，自然散热的能力也越来越小。例如,一个场效应晶体管SOT-23封装的热垫面积比TO-220封装的热垫面积小。因此，安装在PCB上的组件的大小将影响其传播热量的能力。

热通过

热通孔是故意放置的孔，用来驱散组件的热量。这就像是为蒸汽从粥中逸出提供了更多的机会，而不是把它困在容器里。所以，自然地，这意味着越多热通过有一个面积，它们就会增加PCB的有效导热系数。

内部层

内部铜层的存在也会改变散热的速率和方向。铜的导热系数为355 W/m-K, FR-4为0.25 m-K。内层多的铜会降低PCB的有效导热系数。当然，热通孔的存在有助于将热量更有效地转移到内层。

跟踪的几何图形

现在，如果你有铜痕迹沿着一端跑到另一端，你可以期待PCB上一个高的有效热导率值。然而，如果迹线中断，该值可能会降低，这是实际PCB中经常出现的情况。

有效导热系数是PCB热建模的精确方法吗?

有效热导率在分析中由于易于计算而被优先考虑。它通常基于均匀的PCB模型。然而，多氯联苯很少是同质的，特别是多层的．每一层的组件排列、迹线、铜平面、通孔和衬垫可以不同。

因此，从传统模型推导有效导热系数时，会有误差。为了实现更准确的有效导热系数的估计，PCB需要对每一层进行深入剖析。然后对表面进行像素化并进行分析，以便更好地进行预测。

PCB有效导热系数的准确性取决于建模，而建模，无论技术如何，只有与软件工具参与。如果您正在使用OrCAD, Sigrity PowerDC这对你的设计有很大的帮助。你也可以用InspectAR交互式评估和改进您的PCB设计过程使用增强现实。检查、调试、返工和组装pcb从未如此简单和准确。

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