在现代电子领域，随着器件尺寸的不断缩小和性能的不断提高，热管理问题日益凸显，不容忽视。电子设备在运行过程中产生的热量，如果处理不当，散发不了，就会像潜移默化的威胁一样，悄无声息地危及设备的稳定性和寿命。

电子设备在运行过程中会产生一定的热量，导致设备内部温度迅速升高。如果不及时散发这种热量，设备会继续发热，导致元件因过热而失效，从而降低电子设备的可靠性和性能，如何在源头验证PCB的可制造性就至关重要，这也是PCB制造的关键问题，也是捷配能够协助您解决的问题。

因此，有效管理电路板的散热至关重要。PCB的散热起着至关重要的作用，所以让我们讨论一些PCB散热技术。

广泛使用的散热PCB材料包括覆铜环氧玻璃布基板或酚醛树脂玻璃布基板，少数还使用纸基铜包板。

虽然这些基板具有优异的电气和加工性能，但它们的散热性很差。作为高发热元件的冷却方式，几乎不可能依靠PCB树脂本身的热传导，而是将热量从元件表面散发到周围的空气中。

但随着电子产品进入元器件小型化、高密度组装、高发热时代，仅仅依靠元器件的小表面积进行散热是远远不够的。

同时，由于QFP和BGA等表面贴装元件的广泛使用，电子元件产生的热量被广泛传递到PCB上。因此，解决散热问题的最有效方法是增强PCB与发热元件直接接触的固有散热能力，从而允许热量通过PCB传导或散发。

一、PCB布局和元件放置

①冷空气区和热敏部件：

将热传感器放置在冷空气区可确保它们获得更好的空气流通。

②温度检测装置：

温度检测装置放置在最热的位置。

③分区布置：

同一块印刷电路板上的元件应尽可能根据其发热和散热水平进行分区。发热量低或耐热性差的元件（如小信号晶体管、小型集成电路、电解电容器等）应放置在冷却气流（入口）的上游，而发热量较高或耐热性较好的元件（如功率晶体管、大型集成电路等）应放置在冷却气流的下游。

④垂直和水平布局：

在水平方向上，大功率器件应放置在更靠近印刷电路板边缘的位置，以缩短传热路径。在垂直方向上，大功率器件应放置在印刷电路板上方，以尽量减少它们在运行过程中对其他器件温度的影响。设备印刷电路板内的散热主要依赖于气流。因此，在设计阶段，研究气流路径并适当布置组件或印刷电路板非常重要。

⑤温度敏感型传感器组件位置：

空气在运动时往往会流向阻力较低的区域。因此，在印刷电路板上布置组件时，重要的是要避免在特定区域留下较大的开放空间。在系统内的多个PCB上放置组件时也应考虑这一原则。

理想情况下，对温度敏感的设备应放置在最凉爽的区域，例如设备底部。避免将它们直接放置在发热组件上方至关重要。布置多个设备时，建议在水平面上采用交错布局。

⑥大功率器件：

将功耗最高、发热量最大的设备放置在最佳冷却位置附近。避免将高发热设备放置在印刷电路板的角落和边缘，除非附近布置了冷却设备。

⑦散热器和导热板：

⑧小型加热装置：

在设计功率电阻器时，建议选择较大的器件，并在调整印刷电路板布局时保证足够的散热空间。

对于高发热元件，可以添加散热片和导热板。当只有少数组件产生大量热量（少于 3 个）时，可以将散热器或热管连接到加热组件上。如果温度不能充分降低，可以使用配备风扇的散热器来增强散热效果。

⑨大型散热元件：

当有大量发热元件（超过3个）时，可以采用更大的散热外壳（板）。这种专用散热器是根据 PCB 板上发热元件的位置和高度定制的，或者它可能涉及在大型扁平散热器上创建不同的元件高度位置。散热外壳牢固地固定在组件表面，与每个单独的组件接触以实现有效散热。

⑩热相变导电焊盘：

然而，由于焊接过程中元件高度的一致性差，散热效果并不理想。通常的做法是通过在组件表面施加柔性热相变导电垫来增强散热。

二、电路设计和布线布局

对于采用自由对流风冷的设备，最好将集成电路（或其他组件）排列在垂直方向或水平方向上。

为了通过精心设计的布线方案实现高效散热，主要方法是增强铜走线保持力和采用热通孔。由于树脂在电路板材料中的导热性差，铜走线和通孔可作为有效的热导体。评估 PCB 的散热能力需要计算复合材料的等效导热系数，复合材料包括用于 PCB 绝缘基板的各种具有不同导热系数的材料。

同一印刷电路板上的组件应根据其发热和散热能力排列成区域。发热量低或耐热性较低的元件，如小信号晶体管、小型集成电路和电解电容器，应放置在冷却气流（入口）的上游。功率晶体管、大型集成电路等发热量较高或耐热性较好的元件应放置在冷却气流的下游。

在水平方向上，大功率器件应布置在更靠近印刷电路板边缘的位置，以缩短传热路径。在垂直方向上，大功率器件应位于印刷电路板的上方，以尽量减少它们对其他组件温度的影响。

器件内部印刷电路板的散热主要依靠空气的流动。因此，在设计阶段，研究气流路径并战略性地定位组件或印刷电路板至关重要。

空气在运动时往往会流向阻力较低的区域，因此在将组件放置在印刷电路板上时，重要的是要避免在特定区域留下大空隙。

组件中多个印刷电路板的配置也应考虑相同的问题。建议将温度敏感的组件放置在最低温度区（例如设备底部）。避免将它们直接放置在发热组件上方。在处理多个组件时，最好将它们排列在水平面上的交错布局中。

将功耗最高、发热量最大的组件放置在最佳散热位置附近。避免将高发热元件放置在印刷电路板的角落和边缘，除非附近布置了散热装置。在设计功率电阻器时，请尽可能选择较大的元件，并在调整印刷电路板布局时确保足够的散热空间。

尽量减少PCB上热点的集中度，并尽可能均匀地将功率分布在PCB上，以保持均匀一致的表面温度性能。

在设计过程中，实现严格的均匀分布通常具有挑战性，但必须避免功率密度过高的区域。采取这种预防措施是为了防止出现可能对电路正常运行产生不利影响的热点。

如果条件允许，对印刷电路进行热能分析是必不可少的。如今，在一些专业的PCB设计软件中加入热能指数分析软件模块，可以帮助设计工程师优化电路设计。

在现代高科技领域，PCB热管理技术的重要性日益凸显。正如伟大的建筑师在设计摩天大楼时必须考虑摩天大楼的稳定性一样，电子工程师在设计电路板时也必须关注热量的流动和分散。

通过适当的布局，选择合适的散热材料，充分利用现代设计工具，我们可以在电子设备内部创建一个完美的“温控系统”，让每个组件在合适的温度下高效运行，散发出耀眼的光彩。关注捷配，我们将分享更多PCB、元器件干货知识，打样快，批量省，上捷配！~