SMT印制电路板热设计探讨 第2页
8，器件的封装选取：1）在考虑热设计时应注意器件的封装说明和它的热传导率。2）应考虑在基板与器件封装之间提供一个良好的热传导路径。3）在热传导路径上应避免有空气隔断，如果有这种情况可采用导热材料进行填充。
PCB设计人员在分析热性能指标时，对器件的温升可利用热阻和功耗来进行简单计算，公式为：T=R*P
R=器件与印制板件热阻总和（0C/W）;P=器件的功耗值（W）,T=器件的温升值（0C）.
如下图1示例，热阻总和计算为RT=R1+R2+R3+R4+R5,其中RT为从器件上部至PCB底部的热阻总和。
图1：热阻的等效计算图例
每一种特定材料的热阻计算公式为：R=L/KA,L=材料层的厚度（mm），K=材料的导热系数（W/0C-mm）,A=材料层的截面积（mm2）。
下表2给出了常用的几种材料的导热系数：
表2：典型合成材料导热系数
材料
硅
Kovar
钼
AL2O3
Conductive Epoxy
1.02
导热系数（W/°C/mm）
58.4 论文范文http://www.chuibin.com
9.1
99.1
17.5
Epoxy Perform
0.25
四，SMT印制板热设计探讨
在实际SMT印制板的设计中一般分为二个阶段：总体设计和线路设计。总体设计过程中应确定关键器件和基板材料的选择，PCB板线路密度要求以及系统指标的确定等。线路详细设计阶段是根据整体要求进行PCB的布局与布线工作。在器件的布局和布线工作中应重点注意的几个问题：
1，功耗大的器件的选择。在需要使用大功耗的器件时，首先应明确该器件是否为最佳选择，封装形式，引脚的多少，引脚截面等参数是否合理。
2，印制板材料和层数的选择。确定器件最高连续工作温度和环境温度等条件，选择适合的印制板基材。使用多层板时，其中的地线层既可以取到屏蔽作用也可充当热抟导材料散热。
3，散热通孔的设置。设计一些散热通孔和盲孔，可以有效地提高散热面积和减少热阻，提高电路板的功率密度。如在LCCC器件的焊盘上设立导通孔。在电路生产过程中焊锡将其填充，使导热能力提高，电路工作时产生的热量能通过通孔或盲孔迅速地传至金属散热层或背面设置的铜泊散发掉，如下图3所示。在一些特定情况下，专门设计和采用了有散热层的电路板，散热材料一般为铜/钼等材料，如一些模块电源上采用的印制板。
图3，散热通孔的布置
4，导热材料的使用；为了减少热传导过程的热阻，在高功耗器件与基材的接触面上使用导热材料（如表3＜表3见下面＞导热硅脂，导热胶的技术参数），提高热传导效率。如下图4（图4见面）给出了晶体管与基板的连接图示例。
5，工艺方法：对一些双面装有器件的区域容易引起局部高温，为了改善散热条件，可以在焊膏中掺入少量的细小铜料，再流焊后在器件下方焊点就有一定的高度。使器件与印制板间的间隙增加，增加了对流散热。
6，散热装置的使用；一些高功耗器件发热量大，可采用安装散热器（或散热片），加大散热面（如图5所示）。应注意的是散热器的安装方向和空气的流向。散热器种类很多，使用和设计时可查阅相关手册。
7，线路布线的规定：印制电路的基板广泛采用由以玻璃纤维为基材的环氧树脂层合板，或以纸为基材的酚醛树脂层合板。导电材料一般为铜箔。印制板上的发热元件产生的部分热量，通过导线传到印制电路的基板上。由于基板导线系数远小于铜箔，因此热量几乎都集中在铜箔上，从而引起电路导线的温升。为此在设计印制板时应根据电路板电流大小和允许的温升，来选择印制导线的宽度。下图6（图6见下面）提供了选取印制导线宽度的曲线。
表3：常用导热脂，胶的技术参数
导热系数（w/(m.0C)
使用温度0C
绝缘电阻（Ω。Cm）
击穿强度（Kv/mm）
SZ中温高效导热脂
-60-150
＞1.0*1013
＞6
GB-51导热硅脂
＞0.7
-50-200
≥1.0*1014
＞5
GWC导热胶
≥0.5
-45-130
≥5.0*1018
≥4.3
L-Ⅱ导热绝缘胶
1.1635
-55-130
≥1.0*1014
＞25
五结束语
随着印制电路的布线密度和SMD器件的集成度不断提高，印制电路的热设计也越来越引起人们的注意和重视，该文章的内容仅阐述了一些基本的热设计思想，只要我们不断对热设计的范畴和理论进行研究和科学地运用到SMT印制电路的设计中，印制板的设计质量和可靠性就一定能提高。