功率器件散热设计：导热管与PCB散热方案详解

功率器件散热设计：导热管与PCB散热方案详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/xzx789xzx/article/details/136758259

在电子设备中，功率器件的散热设计是确保设备稳定运行的关键。本文将介绍两种常见的散热方式：导热管和PCB散热设计，并详细讨论其工作原理和优化方法。

导热管

热传递共有三种方式，分别是辐射、对流和传导。其中热传导是热传递速度最快的方式，热管就是利用热传导原理。

热管内部构造

工作原理：导热管分为3段：蒸发段、绝热段、冷凝段。蒸发段靠近热源，里面的水蒸发后将热量带到冷凝段，再通过冷却变为液态水回流，如此反复。此处有两个关键点，1是热管内部抽真空，是为了降低水蒸发的温度。2是内壁做成毛细壁，增加了与水的接触面积，让导热效果更好。

特点

冷却效果好且稳定。

PCB散热设计

以TO-252封装的MOS为例

单层铜箔

MOS的底部铜箔面积越大，热阻降低，散热越好。但铜箔面积达到某种程度即使 再增大，也不能获得与面积相应的散热效果。可以看到，当面积达到500mm^2,后，散热效果并不明显。

多层板散热

2层和4层的热阻相差较大，而4/6/8层则接近。同时，通过优先增加靠近热源层的铜箔面积，可以有效降 低热阻。

板厚度的影响

板子越厚，热阻就越低。但是，当散热方式是通过散热孔传导到底部的铜箔进行散热时，板厚度越厚，热阻反而变高。

铜箔厚度的影响

铜箔厚度越厚， 热阻越低。这是因为作为热传导的路径铜箔本身的热阻很低。

散热孔的影响

过孔的个数越多，热阻越低；对比G和J，随着散热过孔与热源的距离增加，热阻增大，尽可能放置过孔在热源的正下方。但这会引入回流焊时漏锡问题，解决方法：使用塞孔技术，如树脂塞孔、油墨塞孔；或bottom层使用过孔盖油；或过孔的直径不要超过0.3mm；图19显示，过孔的直径越大，热阻越小

热源的分散

在使用单个器件温度过高时，可以考虑多个器件并联分摊热量。

参考文章：pcb_layout_thermal_design_guide_an-c.pdf (aliyuncs.com)