PCB设计散热研究

1、PCB散热研究1PCB散热研究散热研究答辩人：陈答辩人：陈 粤粤指导老师：吕树申教授指导老师：吕树申教授PCB散热研究2目录目录一一 研究意义与背景知识：研究意义与背景知识：n热设计的重要性热设计的重要性nPCB简介简介n热设计方法热设计方法nNX MasterFEM热分析热分析 二二 空间空间PCB模型介绍模型介绍三三 结果分析结果分析四四 结论结论五五 致谢致谢Total: 21PCB散热研究31、热设计的重要性、热设计的重要性 高功率高功率微型化微型化组件高密度组件高密度集中化集中化 70-80 每升高每升高1可靠性可靠性下降下降5%5% 热控方案 一一 研究意义与背景知识研究意义与背景

2、知识Total: 21PCB散热研究4nPCB，Printed circuit board 印刷电路板n为电子元器件提供电气连接电气连接 2、PCB简介简介一一 研究意义与背景知识研究意义与背景知识Total: 21PCB散热研究5基板热传导简化模型基板热传导简化模型导体图形导体图形高热传导高热传导绝缘绝缘树脂层树脂层（粘接剂）（粘接剂）铜基板铜基板热量热量 汇集到汇集到“铜基板铜基板”导走导走对对流流辐辐射射对对流流辐辐射射一一 研究意义与背景知识研究意义与背景知识Total: 21PCB散热研究63、热设计方法、热设计方法采取措施排出有害的热量系统级热设计系统级热设计封装级热设计封装级热设

3、计组件级热设计组件级热设计PCB热设计一一 研究意义与背景知识研究意义与背景知识Total: 21PCB散热研究7热仿真热仿真ICEPAKSINDA/FLUINTANSYSFLOWTHERMNX Master FEM Thermal成熟、高效、准确成熟、高效、准确缩短产品开发周期缩短产品开发周期提高竞争力提高竞争力一一 研究意义与背景知识研究意义与背景知识Total: 21PCB散热研究84、NX MasterFEM 热分析热分析NX MasterFEM Thermal原原称为称为“I-deas Thermal” NX MasterFEMThermalTMGESC一一 研究意义与背景知识研究意

4、义与背景知识Total: 21PCB散热研究9研究目的研究目的n研究辐射在研究辐射在PCB散热中的角色散热中的角色n研究热传导对散热的作用研究热传导对散热的作用n探讨辐射发射率对探讨辐射发射率对PCB散热的影响散热的影响二二 空间空间PCB模型介绍模型介绍Total: 21PCB散热研究10空间空间PCB热模型热模型正面单路元件正面单路元件DCDC反面单路元件反面单路元件箱体为箱体为0（五个面）（五个面）待模拟热板待模拟热板另一块热板另一块热板20 F 导热系数导热系数铜：铜：380W/mK380W/mK；电子元件：；电子元件：38W/mK38W/mKF 元件与铜板元件与铜板 接触热阻接触热阻

5、0.7K/W0.7K/W（每个接触面）（每个接触面）F 电路总发热量：电路总发热量：8.3W8.3WTotal: 21PCB散热研究11TMG传热模型传热模型FEM(FEM(有限元有限元) ) 模型模型 Total: 21PCB散热研究12三三 结果分析结果分析Total: 21PCB散热研究13工作元件工作元件集中集中分布工作分布工作40.3（未考虑辐射）（未考虑辐射）1 1、元件分布对温度分布的影响元件分布对温度分布的影响 工作元件工作元件分散分散分布工作分布工作 24.5Total: 21PCB散热研究14结论结论-1n高发热电路尽量分散高发热电路尽量分散; ;n发热量大的电子元件尽量靠

6、近冷端。发热量大的电子元件尽量靠近冷端。Total: 21PCB散热研究15 不考虑辐射与考虑辐射最高温度与铜板厚度的关系图不考虑辐射与考虑辐射最高温度与铜板厚度的关系图2、辐射与传导对、辐射与传导对PCB散热的影响散热的影响6层铜板（0.099mm）Total: 21PCB散热研究16n增厚铜板，增加热传导性，有助于散热；增厚铜板，增加热传导性，有助于散热；n基板传导优化至一定程度后，若进一步优化，作用不基板传导优化至一定程度后，若进一步优化，作用不明显明显; ;n板层数少，温度高，辐射占主要；板层数少，温度高，辐射占主要； 板层数大，传导好，温度低，传导为主。板层数大，传导好，温度低，传导

7、为主。n辐射随传导加强（温度降低）散热作用递减，传导加强至一定程度甚辐射随传导加强（温度降低）散热作用递减，传导加强至一定程度甚至成为至成为PCB热源热源结论结论-2Total: 21PCB散热研究17不同基板厚度下发射率与最高温度关系不同基板厚度下发射率与最高温度关系 n随着发射率的增大，增大单位发射率对散热的改善作用随着发射率的增大，增大单位发射率对散热的改善作用递减；递减；nPCB 若要维持在较低温度，需加强传导来实现。若要维持在较低温度，需加强传导来实现。3、辐射发射率对散热的影响、辐射发射率对散热的影响结论结论-3Total: 21PCB散热研究18四四 结论结论n发热电路分散分布时，可防止局部温度过高；发热电路分散分布时，可防止局部温度过高；n辐射在高温时能起到明显的散热作用，低温效果不明显；辐射在高温时能起到明显的散热作用，低温效果不明显；n增加热传导性，可让增加热传导性，可让PCB维持在较低温度；维持在较低温度；n随着发射率的增大，增大单位发射率对散热的改善作用递随着发射率的增大，增大单位发射率对散热的改善作用递减减 。Total: 21PCB散热研究19四四 结论结论 创新点：创新点：n应用应用 I-DEAS 解决了一个太空电子散热问题；解决了一个太空电子散热问题；1通过模拟研究，