淺析PCB線路板的熱可靠性問題

文章來源：21ic作者：鄧靈芝查看手機網(wǎng)址

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人氣：5401發(fā)布日期：2017-08-08 09:20【大中小】

一般情況下，PCB線路板板上的銅箔分布是非常復(fù)雜的，難以準確建模。因此，建模時需要簡化布線的形狀，盡量做出與實際線路板接近的ANSYS模型線路板板上的電子元件也可以應(yīng)用簡化建模來模擬，如MOS管、集成電路塊等。

1、熱分析

貼片加工中熱分析可協(xié)助設(shè)計人員確定PCB線路板上部件的電氣性能，幫助設(shè)計人員確定元件或線路板是否會因為高溫而燒壞。簡單的熱分析只是計算線路板的平均溫度，復(fù)雜的則要對含多個線路板的電子設(shè)備建立瞬態(tài)模型。熱分析的準確程度最終取決于線路板設(shè)計人員所提供的元件功耗的準確性。

在許多應(yīng)用中重量和物理尺寸非常重要，如果元件的實際功耗很小，可能會導(dǎo)致設(shè)計的安全系數(shù)過高，從而使線路板的設(shè)計采用與實際不符或過于保守的元件功耗值作為根據(jù)進行熱分析。與之相反(同時也更為嚴重)的是熱安全系數(shù)設(shè)計過低，也即元件實際運行時的溫度比分析人員預(yù)測的要高，此類問題一般要通過加裝散熱裝置或風扇對線路板進行冷卻來解決。這些外接附件增加了成本，而且延長了時間，在設(shè)計中加入風扇還會給可靠性帶來不穩(wěn)定因素，因此線路板板主要采用主動式而不是被動式冷卻方式(如自然對流、傳導(dǎo)及輻射散熱)。

2、線路板簡化建模

建模前分析線路板中主要的發(fā)熱器件有哪些，如MOS管和集成電路塊等，這些元件在工作時將大部分損耗功率轉(zhuǎn)化為熱量。因此，建模時主要需要考慮這些器件。

此外，還要考慮線路板基板上，作為導(dǎo)線涂敷的銅箔。它們在設(shè)計中不但起到導(dǎo)電的作用，還起到傳導(dǎo)熱量的作用，其熱導(dǎo)率和傳熱面積都比較大線路板板是電子電路不可缺少的組成部分，它的結(jié)構(gòu)由環(huán)氧樹脂基板和作為導(dǎo)線涂敷的銅箔組成。環(huán)氧樹脂基板的厚度為4mm，銅箔的厚度為0.1mm。銅的導(dǎo)熱率為400W/(m℃)，而環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱率僅為0.276W/(m℃)。盡管所加的銅箔很薄很細，卻對熱量有強烈的引導(dǎo)作用，因而在建模中是不能忽略的。

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