热通孔是如何改善PCB设计中的热管理的_技术

在设计 PCB 时，有很多情况下我们需要为某些组件（例如线性稳压器）散热。在大多数情况下，这些设备是通用的通孔组件，因此散热器有效地将热量分布在铝区域内，并使设备保持在较冷的环境条件下。但是，如果我们谈论任何 SMD 设备，散热器是不可用的，而且大多数时候，我们必须使用覆铜技术在铜层上创建足够的散热器。现在，这可能是一种有效的解决方案，但不如单独用作 PCB 中的组件的铝散热器有效。

设计师有两个选择：

在电路板内部使用尽可能多的铜。

使用单独的散热器来补偿额外的散热。

当有可能时，许多设计师会选择第一个选项，因为它更具成本效益（如果精心设计并且额外的PCB空间不会影响PCB的尺寸）并且不会影响制造过程，因为铝制散热器需要螺丝，热密封剂，这是额外的制造工作。现在，空间有限的 PCB 可以使用顶部和底部两层，并将这两层连接起来以分配热量，并且可以用作更大面积的铜。我们都熟悉过孔。过孔是 PCB 中连接不同铜层的连接孔。这些相同的过孔可以放置在表面贴装器件的热垫下方，如果它是多层板，这允许热量从顶层传递到底层或其他层。这些被称为位于组件焊盘上的热通孔可以减少热耗散。

热通孔的放置

散热孔的位置和尺寸差异很大，这取决于组件的类型、不同的规则和专业知识。

但一个主要规则是在加热元件正下方尽可能靠近加热源使用热通孔。然而，在散热不理想的情况下，无论元件焊盘的位置如何，热通孔也可以放置在元件的外围。在这种情况下，规则也保持不变，即将过孔放置在尽可能靠近组件外围的位置。

不同材料的导热系数

导热系数是一个关键因素，用于确定材料可以吸收多少热量。下表让您了解不同材料的导热性。借助此表，我们可以制定如何管理通孔的规则。

见下表：

因此，从上表可知，铝的导热性比铜差。但是，由于铝制散热器的面积更大，并且对加热的设备产生了更有效的冷却效果。但是，正如我们所看到的，如果有效地使用铜，它可以比相同面积的铝散发更多的热量。

有效的热过孔放置是在 IC 中正确使用过孔或使用传导的加热元件焊盘作为热传递方法，热量分布在多层铜之间，然后通过自由空气，散热开始使用对流方法在空气中转移。建议热通孔内径需要更小，例如 - 大约 0.35 mm。如果孔径较大，则在回流焊接过程中可能会出现吸锡不正确的焊接问题，因此需要格外小心。然而，如果需要更大的直径，热垫可能有助于弥补这一点。

放置散热过孔时要记住的关键点

在热通孔设计过程中需要注意的事项很少。

1.外露焊盘的设计方式是热量会直接将热量从外壳传递到铜区域。焊锡作为散热片的效果不显着，因为它很薄，而且焊锡的导电性能很差。