印制電路板熱設(shè)計(jì)（PCB）

第1章 PCB熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)\t1
1．1 熱傳遞的三種方式\t1
1．1．1 導(dǎo)熱\t1
1．1．2 熱輻射\t3
1．1．3 對(duì)流\t4
1．2 熱設(shè)計(jì)的術(shù)語(yǔ)和定義\t5
1．3 熱設(shè)計(jì)的基本要求與原則\t7
1．3．1 熱設(shè)計(jì)的基本要求\t7
1．3．2 熱設(shè)計(jì)的基本原則\t8
1．3．3 冷卻方式的選擇\t8
1．4 熱設(shè)計(jì)仿真工具\(yùn)t10
1．4．1 PCB的熱性能分析\t10
1．4．2 熱仿真軟件FloTHERM\t11
1．4．3 散熱仿真優(yōu)化分析軟件ANSYS Icepak\t12
1．4．4 ADI功耗與管芯溫度計(jì)算器\t14
第2章 元器件封裝的熱特性與PCB熱設(shè)計(jì)\t15
2．1 與元器件封裝熱特性有關(guān)的一些參數(shù)\t15
2．1．1 熱阻\t15
2．1．2 溫度\t19
2．1．3 功耗\t21
2．1．4 工作結(jié)溫與可靠性\t24
2．2 功率SMD封裝的熱特性與PCB熱設(shè)計(jì)\t27
2．2．1 功率SMD的結(jié)構(gòu)形式\t27
2．2．2 P-DSO-8-1封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t28
2．2．3 P-DSO-14-4封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t28
2．2．4 P-DSO-20-6（P-DSO-24-3，P-DSO-28-6）封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t29
2．2．5 P-DSO-20-10封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t30
2．2．6 P-DSO-36-10封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t31
2．2．7 P-TO252/263封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t32
2．2．8 SCT595封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t33
2．2．9 SOT223封裝的熱特性與PCB設(shè)計(jì)\t34
2．3 裸露焊盤(pán)的熱特性與PCB熱設(shè)計(jì)\t34
2．3．1 裸露焊盤(pán)簡(jiǎn)介\t34
2．3．2 裸露焊盤(pán)連接的基本要求\t39
2．3．3 裸露焊盤(pán)散熱通孔的設(shè)計(jì)\t41
2．3．4 裸露焊盤(pán)的PCB設(shè)計(jì)示例\t43
2．4 LFPAK封裝結(jié)構(gòu)與PCB熱設(shè)計(jì)\t50
2．4．1 LFPAK封裝的結(jié)構(gòu)形式\t50
2．4．2 LFPAK封裝的熱特性\t50
2．4．3 Power-SO8的PCB設(shè)計(jì)示例\t52
2．5 TO-263封裝的熱特性與PCB熱設(shè)計(jì)\t52
2．5．1 TO-263封裝的結(jié)構(gòu)形式\t52
2．5．2 TO-263封裝的熱特性\t53
2．5．3 TO-263封裝的PCB熱設(shè)計(jì)\t53
2．6 LLP封裝的熱特性與PCB熱設(shè)計(jì)\t54
2．6．1 LLP封裝的結(jié)構(gòu)形式\t54
2．6．2 LLP封裝的PCB熱設(shè)計(jì)\t55
2．6．3 散熱通孔對(duì)LLP熱阻θJA的影響\t58
2．6．4 嵌入式銅散熱層對(duì)LLP熱阻θJA的影響\t59
2．6．5 在4層和2層JEDEC板上的θJA\t60
2．7 VQFN-48封裝的熱特性與PCB熱設(shè)計(jì)\t61
2．7．1 VQFN-48封裝的熱特性\t61
2．7．2 VQFN-48封裝的PCB熱設(shè)計(jì)\t62
2．8 0．4mm PoP封裝的PCB熱設(shè)計(jì)\t63
2．8．1 0．4mm PoP封裝的結(jié)構(gòu)形式\t63
2．8．2 PoP封裝的布線(xiàn)和層疊\t64
2．8．3 Beagle板OMAP35x處理器部分PCB設(shè)計(jì)示例\t65
第3章 高導(dǎo)熱PCB的熱特性\t69
3．1 高導(dǎo)熱PCB基板材料簡(jiǎn)介\t69
3．1．1 陶瓷基板\t69
3．1．2 金屬基板\t70
3．1．3 有機(jī)樹(shù)脂基板\t70
3．1．4 高輻射率基板\t72
3．1．5 散熱基板的絕緣層材料\t72
3．2 金屬基PCB的熱特性分析\t73
3．2．1 不同尺寸銅基的熱特性\t73
3．2．2 不同銅基形狀的熱特性\t75
3．2．3 不同銅基間距的熱特性\t75
3．3 金屬基PCB的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和介質(zhì)材料\t76
3．3．1 金屬基PCB的結(jié)構(gòu)類(lèi)型\t76
3．3．2 金屬基PCB的導(dǎo)熱性黏結(jié)介質(zhì)材料\t77
3．3．3 金屬基PCB用填料\t80
3．3．4 金屬基PCB生產(chǎn)中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施\t80
3．4 覆銅板用厚銅箔的規(guī)格和性能\t81
3．4．1 厚銅箔的主要規(guī)格\t81
3．4．2 厚銅箔的主要性能要求\t83
3．5 不同疊層結(jié)構(gòu)PCB的熱特性比較\t85
3．5．1 PCB結(jié)構(gòu)形式\t85
3．5．2 熱阻模型和軟件建模\t86
3．5．3 不同層疊結(jié)構(gòu)PCB的熱特性分析\t88
3．6 導(dǎo)熱層厚度對(duì)PCB熱特性的影響\t91
3．6．1 建立有限元分析模型\t91
3．6．2 有限元仿真PCB溫度場(chǎng)分析\t92
3．7 金屬基微波板制作的關(guān)鍵技術(shù)\t93
3．7．1 板厚\t93
3．7．2 孔金屬化\t93
3．7．3 阻抗控制\t94
3．7．4 最終表面鍍覆\t94
3．8 高頻混壓多層板的熱特性\t94
3．8．1 高頻混壓多層板散熱性能的局限與改善\t94
3．8．2 局部混壓埋銅PCB\t96
3．9 高密度互聯(lián)（HDI）PCB的熱特性\t99
3．9．1 HDI PCB的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)要求\t99
3．9．2 影響HDI板耐熱性的主要因素\t102
3．9．3 改善HDI板設(shè)計(jì)以提高其耐熱性\t104
第4章 PCB散熱通孔（過(guò)孔）設(shè)計(jì)\t108
4．1 過(guò)孔模型\t108
4．1．1 過(guò)孔類(lèi)型\t108
4．1．2 過(guò)孔電容\t108
4．1．3 過(guò)孔電感\(zhòng)t109
4．1．4 過(guò)孔的電流模型\t109
4．1．5 典型過(guò)孔的R、L、C參數(shù)\t110
4．1．6 過(guò)孔焊盤(pán)與孔徑的尺寸\t110
4．1．7 過(guò)孔與SMT焊盤(pán)圖形的關(guān)系\t112
4．2 PCB散熱通孔的熱特性\t114
4．2．1 不同覆銅量PCB的熱阻\t114
4．2．2 散熱通孔的熱阻\t115
4．2．3 未開(kāi)孔區(qū)域的PCB熱阻\t118
4．2．4 整個(gè)PCB的熱阻\t119
4．2．5 散熱通孔的優(yōu)化\t119
4．3 BGA封裝的散熱通孔設(shè)計(jì)\t120
4．3．1 BGA表面焊盤(pán)的布局和尺寸\t121
4．3．2 BGA過(guò)孔焊盤(pán)的布局和尺寸\t123
4．3．3 BGA信號(hào)線(xiàn)間隙和走線(xiàn)寬度\t125
4．3．4 BGA的PCB層數(shù)\t126
4．3．5 ?BGA封裝的布線(xiàn)方式和過(guò)孔\t126
4．3．6 Xilinx公司推薦的焊盤(pán)過(guò)孔設(shè)計(jì)規(guī)則\t127
4．4 密集散熱通孔的熱特性\t129
4．4．1 不同板材密集散熱通孔的耐熱性能\t129
4．4．2 影響PCB密集散熱通孔區(qū)分層的主要因素及優(yōu)化\t130
4．4．3 BGA密集散熱通孔耐熱性能影響因素分析\t135
第5章 PCB熱設(shè)計(jì)示例\t137
5．1 PCB熱設(shè)計(jì)的基本原則\t137
5．1．1 PCB基材的選擇\t137
5．1．2 元器件的布局\t139
5．1．3 PCB的布線(xiàn)\t141
5．2 PCB布局熱設(shè)計(jì)示例\t143
5．2．1 均勻分布熱源的穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)PCB的熱設(shè)計(jì)\t143
5．2．2 鋁質(zhì)散熱芯PCB的熱設(shè)計(jì)\t145
5．2．3 多芯片雙面PCB的熱應(yīng)力分析\t146
5．2．4 板級(jí)電路熱分析及布局優(yōu)化設(shè)計(jì)\t149
5．2．5 PCB之間的合理間距設(shè)計(jì)\t153
5．2．6 有限密閉空間內(nèi)大功率電路板的熱設(shè)計(jì)\t155
5．3 電源PCB熱設(shè)計(jì)示例\t159
5．3．1 電源模塊的PCB熱設(shè)計(jì)\t159
5．3．2 降壓調(diào)節(jié)器的PCB熱設(shè)計(jì)\t162
5．4 LED PCB熱設(shè)計(jì)示例\t164
5．4．1 不同散熱焊盤(pán)LED的安裝形式\t164
5．4．2 PCB的熱阻\t165
5．4．3 PCB散熱焊盤(pán)的設(shè)計(jì)\t168
5．4．4 LED安裝間距對(duì)熱串?dāng)_的影響\t171
5．4．5 銅導(dǎo)線(xiàn)尺寸對(duì)散熱的影響\t172
5．4．6 散熱通孔對(duì)熱阻的影響\t172
5．4．7 FR-4板厚度和導(dǎo)線(xiàn)尺寸對(duì)熱阻的影響\t175
5．4．8 PCB導(dǎo)線(xiàn)對(duì)熱阻的影響\t176
5．4．9 MCPCB介質(zhì)熱導(dǎo)率對(duì)熱阻的影響\t179
5．4．10 Cree公司推薦的FR-4 PCB布局\t180
第6章 PCB用散熱器\t185
6．1 散熱器的選用原則\t185
6．1．1 散熱器的種類(lèi)\t185
6．1．2 散熱器的一些標(biāo)準(zhǔn)\t187
6．1．3 散熱器選用的基本原則\t188
6．2 散熱器的熱特性分析\t189
6．2．1 散熱器熱阻模型的建立\t189
6．2．2 不同表面積散熱器的熱特性\t192
6．2．3 輻射對(duì)真空中元器件散熱的影響\t193
6．3 熱界面材料的熱特性\t195
6．3．1 熱界面材料的選擇\t195
6．3．2 熱界面材料溫升與壓強(qiáng)的關(guān)系\t197
6．3．3 真空環(huán)境下的界面熱阻\t197
6．3．4 不同熱界面材料對(duì)接觸熱阻的影響\t199
6．4 FPGA器件的散熱管理\t200
6．4．1 帶散熱器的器件熱電路模型\t200
6．4．2 確定是否需要使用散熱器\t202
6．4．3 散熱器的安裝方法\t204
6．5 TCFCBGA器件的散熱處理\t207
6．5．1 TCFCBGA的封裝形式\t207
6．5．2 TCFCBGA封裝的散熱\t207
6．5．3 小熱源器件的散熱器選擇\t209
6．5．4 返修或拆除散熱器\t209
6．6 數(shù)字信號(hào)處理器散熱處理\t210
6．6．1 熱分析模型\t210
6．6．2 散熱器的選擇\t211
6．7 高頻開(kāi)關(guān)電源的散熱處理\t213
參考文獻(xiàn)\t217