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暖气片散热片选择及散热计算热性能相同发热元器件布置：显示PCB上安装IC(0．3W)，LSI(1．5W)时温度上升的实测值。按(a)排列，IC的温度上升值是18℃-30℃，LSI温度上升值是50℃。按(b)排列，LSI温度上升值是40℃，比(a)排列还要低10℃。因此，具有相同水平的耐热元件混合排列时，基本排列顺序是：耗电大的元件、散热性差的元件应装在上风处。2高发热器件加散热器、导热板当PCB中有少数器件发热量较大时(少于3个)时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。当发热器件量较多时(多于3个)，可采用大的散热罩(板)，它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。2通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜／环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。1选用导热性良好的板材现今大量使用的环氧玻璃布类板材，其导热系数一股为0．2W／m℃。普通的电子电路由于发热量小，通常采用环氧玻璃布类基材制作，其产生的少量热量一般通过走线热设计和元器件本身散发出去。随着元件小型化、高集成化，高频化，其热密度明显加大，特别是功率器件的使用，为满足这种高散热要求后来开发出了一些新型导热性板材。如美国研制的T-Lam板材，它是在树脂内填充了高导热性的氮化硼粉，使其导热系数提高到4W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的20倍。美国Rogers公司开发的复合基材RO4000系列和TMM系列，它是在改性树脂中添加了陶瓷粉，使其导热系数提高到(0．6-1)W／m℃,是普通环氧玻璃布类基材的3—5倍，也是一种不错的选择。还有就是陶瓷基板，它是由纯度为92％-96％的氧化铝(AI2O3)制成，其导热系数提高到10W／m℃，是普通环氧玻璃布类基材的50倍，它大量使用在混合IC，微波集成器件以及功率组件中，是导热性良好基板材料。还有就是导热性较好的SiC和AIN等材料，其作为PCB基材应用还在进一步研究中。2采用合理的走线设计实现散热由于板材中的树脂导热性差，而铜箔线路和孔是热的良导体，因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。评价PCB的散热能力，就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料一一PCB用绝缘基板的等效导热系数(九eq)进行计算。PCB板的等效导热系数见图6所示。从表2我们可以看出板厚度越小，铜箔越厚，铜箔剩余率越高，层数越多，其等效导热系数越大，PCB板的导(散)热效果越好。PCB厚度方向的导热系数比表面的导热系数小得多。为了改善厚度方向的导热性，可采用导热孔。导热孔是穿过：PCB的金属化小孔(1．0mm-0.4mm)。其效果相当于一个细铜导管沿PCB厚度方向从其表面穿透，使PCB正背面的热量发生短路，发热元件的热量向PCB背面迅速逃逸或传导给其它散热层。如安从表2我们可以看出板厚度越小，铜箔越厚，铜箔剩余率越高，层数越多，其等效导热系数越大，PCB板的导(散)热效果越好。PCB厚度方向的导热系数比表面的导热系数小得多。为了改善厚度方向的导热性，可采用导热孔。导热孔是穿过：PCB的金属化小孔(1．0mm-0.4mm)。其效果相当于一个细铜导管沿PCB厚度方向从其表面穿透，使PCB正背面的热量发生短路，发热元件的热量向PCB背面迅速逃逸或传导给其它散热层。如安装在PCB上的IC裸芯片，在其正下方的PCB板上设置无数个导热孔的设计方案正在普及。因此，在PCB走线时为提高散热能力，应采用粗线、厚铜箔、薄板、多层、大面积铺铜、加导热孔设计方案。2．2．3采用金属基(芯)POB板进行散热金属基多层印制板是指在多层板的某一面衬上金属板，通过金属板向外散热或直接与外接散热装置相连起到快速散热的效果。目前市面上已有标准的单面铝基覆铜箔板材出售，并在开关电源、汽车、飞机发动机的驱动电路上大量使用。当电路密度较高，有双面SMT要求或通孔插装元件较多时，必须采用高导热型金属芯多层板来实现。它是将导热性较好的金属板嵌入多层印制板的中间，其典型结构如图7金属芯板本身也可作为地层使用，其上下层可通过金属化孔(与芯板绝缘)互联，并通过导热孔实现热量在金属芯板内层和表面的传递。如图7所示，发热元件可通过底部和导热孔直接焊接在板面上，发热器件产生的热直接传递到金属芯板，由金属芯板经导热孔传给接触的安装机箱而散发出去；热量较大时可铣去芯板两边的绝缘层，通过边缘裸露的金属芯板与机座接触散热，因此具有良好的散热效果。对处于密闭机箱中的电路散热是一种较好的选择金属芯PCB的芯材通常有铝、铜、钢等，后来开发出了覆铜因瓦复合材料(CIC)，它不仅具有良好的导热性，而且其热膨胀系数与半导体器件匹配性好，所制成的CIC金属芯板可应用于要求高可靠性、高组装密度、高功率、高性能的军用电子设备中。在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。所以电失效的很大一部分是热失效。那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。下面介绍下热设计的常规方法。我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量/热通道面积。按照《GJB/Z27-92电子设备可靠性热设计手册》的规定（如图1），根据可接受的温升的要求和计算出的热流密度，得出可接受的散热方法。如温升40℃（纵轴），热流密度0.04W/cm2（横轴），按下图找到交叉点，落在自然冷却区内，得出自然对流和辐射即可满足设计要求。