了解PCB的有效导热系数

关键的外卖

• 首先，我们将定义PCB的有效热导率。

• 接下来，我们将讨论影响PCB有效导热系数的关键因素。

• 最后，我们将考虑用于热建模的有效热导率的准确性。

如果你给你饥饿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(老实说，有时是我自己不耐烦的嘴)之前，很难迅速冷却它。解决方案?用盘子而不是碗，把粥薄薄地铺在上面，以增加可以冷却的表面积。

你会惊讶地发现，从碗到盘子的转换大大缩短了粥的冷却时间。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。要了解PCB的有效导热性，从设计阶段的热管理规划开始。

PCB的有效导热系数是多少?

PCB的有效导热系数反映了PCB的传热能力。

术语“有效导热系数”指的是材料传导和传递热量的能力。当我们专门讨论PCB的有效热导率时，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，取值单位为W/m•K。

在PCB设计中，有效热导率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预测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的有效导热系数。

PCB由导电材料、绝缘体和安装组件组成。每一个PCB中使用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。就设计人员而言，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，场效应晶体管SOT-23封装的热垫面积要小于TO-220封装的热垫面积。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，用于散热组件。这有点像让蒸汽有更多的机会从粥里逸出，而不是把它困在容器里。所以，很自然，这就意味着热通过在一个区域内，它们越多就会增加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。铜的热导率为355 W/m-K，而FR-4为0.25 m-K。如果内层有多层铜，PCB板的有效导热系数会降低。当然，热通孔的存在可以帮助更有效地将热量转移到内层。

跟踪的几何图形

现在，如果你有铜迹沿一端到另一端，你可以期望在PCB上有一个很高的有效导热系数值。然而，如果走线停止，该值可能会下降，这是实际PCB中经常出现的情况。

有效导热系数是PCB热建模的准确方法吗?

有效热导率在分析中易于计算。它通常基于同构PCB模型。然而，pcb很少是同质的，特别是多层的．每一层的组件排列、走线、铜平面、通孔和衬垫都可以不同。

因此，当从传统模型推导有效热导率时，会有一个误差范围。为了更准确地估计有效热导率，需要对PCB的每一层进行深入剖析。然后对表面进行像素化和分析，以便更好地进行预测。

PCB有效热导率的准确性取决于建模，而无论采用何种技术，建模的准确性仅与软件工具参与。如果你在使用OrCAD, Sigrity PowerDC将对您的设计进行热分析有很大的帮助。你也可以使用InspectAR使用增强现实交互评估和改进PCB设计过程。检查、调试、返工和组装pcb从未如此简单或准确。

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