PCB設(shè)計(jì)散熱研究

1、PCB散熱研究1PCB散熱研究散熱研究答辯人：陳答辯人：陳 粵粵指導(dǎo)老師：呂樹申教授指導(dǎo)老師：呂樹申教授PCB散熱研究2目錄目錄一一 研究意義與背景知識(shí)：研究意義與背景知識(shí)：n熱設(shè)計(jì)的重要性熱設(shè)計(jì)的重要性nPCB簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介n熱設(shè)計(jì)方法熱設(shè)計(jì)方法nNX MasterFEM熱分析熱分析 二二 空間空間PCB模型介紹模型介紹三三 結(jié)果分析結(jié)果分析四四 結(jié)論結(jié)論五五 致謝致謝Total: 21PCB散熱研究31、熱設(shè)計(jì)的重要性、熱設(shè)計(jì)的重要性 高功率高功率微型化微型化組件高密度組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% 熱控方案 一一 研究意義與背景知識(shí)研究意義與背景

2、知識(shí)Total: 21PCB散熱研究4nPCB，Printed circuit board 印刷電路板n為電子元器件提供電氣連接電氣連接 2、PCB簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介一一 研究意義與背景知識(shí)研究意義與背景知識(shí)Total: 21PCB散熱研究5基板熱傳導(dǎo)簡(jiǎn)化模型基板熱傳導(dǎo)簡(jiǎn)化模型導(dǎo)體圖形導(dǎo)體圖形高熱傳導(dǎo)高熱傳導(dǎo)絕緣絕緣樹脂層樹脂層（粘接劑）（粘接劑）銅基板銅基板熱量熱量 匯集到匯集到“銅基板銅基板”導(dǎo)走導(dǎo)走對(duì)對(duì)流流輻輻射射對(duì)對(duì)流流輻輻射射一一 研究意義與背景知識(shí)研究意義與背景知識(shí)Total: 21PCB散熱研究63、熱設(shè)計(jì)方法、熱設(shè)計(jì)方法采取措施排出有害的熱量系統(tǒng)級(jí)熱設(shè)計(jì)系統(tǒng)級(jí)熱設(shè)計(jì)封裝級(jí)熱設(shè)計(jì)封裝級(jí)熱設(shè)

3、計(jì)組件級(jí)熱設(shè)計(jì)組件級(jí)熱設(shè)計(jì)PCB熱設(shè)計(jì)一一 研究意義與背景知識(shí)研究意義與背景知識(shí)Total: 21PCB散熱研究7熱仿真熱仿真ICEPAKSINDA/FLUINTANSYSFLOWTHERMNX Master FEM Thermal成熟、高效、準(zhǔn)確成熟、高效、準(zhǔn)確縮短產(chǎn)品開發(fā)周期縮短產(chǎn)品開發(fā)周期提高競(jìng)爭(zhēng)力提高競(jìng)爭(zhēng)力一一 研究意義與背景知識(shí)研究意義與背景知識(shí)Total: 21PCB散熱研究84、NX MasterFEM 熱分析熱分析NX MasterFEM Thermal原原稱為稱為“I-deas Thermal” NX MasterFEMThermalTMGESC一一 研究意義與背景知識(shí)研究意

4、義與背景知識(shí)Total: 21PCB散熱研究9研究目的研究目的n研究輻射在研究輻射在PCB散熱中的角色散熱中的角色n研究熱傳導(dǎo)對(duì)散熱的作用研究熱傳導(dǎo)對(duì)散熱的作用n探討輻射發(fā)射率對(duì)探討輻射發(fā)射率對(duì)PCB散熱的影響散熱的影響二二 空間空間PCB模型介紹模型介紹Total: 21PCB散熱研究10空間空間PCB熱模型熱模型正面單路元件正面單路元件DCDC反面單路元件反面單路元件箱體為箱體為0（五個(gè)面）（五個(gè)面）待模擬熱板待模擬熱板另一塊熱板另一塊熱板20 F 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)銅：銅：380W/mK380W/mK；電子元件：；電子元件：38W/mK38W/mKF 元件與銅板元件與銅板 接觸熱阻接觸熱阻

5、0.7K/W0.7K/W（每個(gè)接觸面）（每個(gè)接觸面）F 電路總發(fā)熱量：電路總發(fā)熱量：8.3W8.3WTotal: 21PCB散熱研究11TMG傳熱模型傳熱模型FEM(FEM(有限元有限元) ) 模型模型 Total: 21PCB散熱研究12三三 結(jié)果分析結(jié)果分析Total: 21PCB散熱研究13工作元件工作元件集中集中分布工作分布工作40.3（未考慮輻射）（未考慮輻射）1 1、元件分布對(duì)溫度分布的影響元件分布對(duì)溫度分布的影響 工作元件工作元件分散分散分布工作分布工作 24.5Total: 21PCB散熱研究14結(jié)論結(jié)論-1n高發(fā)熱電路盡量分散高發(fā)熱電路盡量分散; ;n發(fā)熱量大的電子元件盡量靠

6、近冷端。發(fā)熱量大的電子元件盡量靠近冷端。Total: 21PCB散熱研究15 不考慮輻射與考慮輻射最高溫度與銅板厚度的關(guān)系圖不考慮輻射與考慮輻射最高溫度與銅板厚度的關(guān)系圖2、輻射與傳導(dǎo)對(duì)、輻射與傳導(dǎo)對(duì)PCB散熱的影響散熱的影響6層銅板（0.099mm）Total: 21PCB散熱研究16n增厚銅板，增加熱傳導(dǎo)性，有助于散熱；增厚銅板，增加熱傳導(dǎo)性，有助于散熱；n基板傳導(dǎo)優(yōu)化至一定程度后，若進(jìn)一步優(yōu)化，作用不基板傳導(dǎo)優(yōu)化至一定程度后，若進(jìn)一步優(yōu)化，作用不明顯明顯; ;n板層數(shù)少，溫度高，輻射占主要；板層數(shù)少，溫度高，輻射占主要； 板層數(shù)大，傳導(dǎo)好，溫度低，傳導(dǎo)為主。板層數(shù)大，傳導(dǎo)好，溫度低，傳導(dǎo)

7、為主。n輻射隨傳導(dǎo)加強(qiáng)（溫度降低）散熱作用遞減，傳導(dǎo)加強(qiáng)至一定程度甚輻射隨傳導(dǎo)加強(qiáng)（溫度降低）散熱作用遞減，傳導(dǎo)加強(qiáng)至一定程度甚至成為至成為PCB熱源熱源結(jié)論結(jié)論-2Total: 21PCB散熱研究17不同基板厚度下發(fā)射率與最高溫度關(guān)系不同基板厚度下發(fā)射率與最高溫度關(guān)系 n隨著發(fā)射率的增大，增大單位發(fā)射率對(duì)散熱的改善作用隨著發(fā)射率的增大，增大單位發(fā)射率對(duì)散熱的改善作用遞減；遞減；nPCB 若要維持在較低溫度，需加強(qiáng)傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)。若要維持在較低溫度，需加強(qiáng)傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)。3、輻射發(fā)射率對(duì)散熱的影響、輻射發(fā)射率對(duì)散熱的影響結(jié)論結(jié)論-3Total: 21PCB散熱研究18四四 結(jié)論結(jié)論n發(fā)熱電路分散分布時(shí)，可防止局部溫度過高；發(fā)熱電路分散分布時(shí)，可防止局部溫度過高；n輻射在高溫時(shí)能起到明顯的散熱作用，低溫效果不明顯；輻射在高溫時(shí)能起到明顯的散熱作用，低溫效果不明顯；n增加熱傳導(dǎo)性，可讓增加熱傳導(dǎo)性，可讓PCB維持在較低溫度；維持在較低溫度；n隨著發(fā)射率的增大，增大單位發(fā)射率對(duì)散熱的改善作用遞隨著發(fā)射率的增大，增大單位發(fā)射率對(duì)散熱的改善作用遞減減 。Total: 21PCB散熱研究19四四 結(jié)論結(jié)論 創(chuàng)新點(diǎn)：創(chuàng)新點(diǎn)：n應(yīng)用應(yīng)用 I-DEAS 解決了一個(gè)太空電子散熱問題；解決了一個(gè)太空電子散熱問題；1通過模擬研究，