芯片散热？PCB焊盘巧设计

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在结构上，板上开有一个通孔，如果该板是单层双面板，则使铜箔连接电路板的顶面和底面，以增加用于散热的面积和体积，降低热阻。

在多层板的情况下，热通孔可以连接多个层，或者可以仅限于层的部分连接，但是在所有情况下，基本原理都是相同的。

将贴片元件的散热焊盘贴片安装在PCB上，可以降低热阻。热阻取决于用于散热的PCB上铜箔的面积和厚度，以及板的厚度和材料。本质上，这些材料越宽越厚，散热效果就越大。

但铜箔的厚度通常需要符合标准规格，且不能过厚。此外，由于微型化仍然是基本设计要求，因此PCB的面积应依照实际需求设计，实际的铜箔的厚度也不能做的得非常大，因此当PCB超过一定的单面散热面积时，单面电路板散热效果会大打折扣。FR-4的导热系数非常低。

解决这些问题的一种措施是使用热通孔，通孔是通过钻孔和镀铜而形成的，与PTH或通孔用于层之间的电气互连的方法相同。为了有效地使用散热孔，散热孔应靠近加热元件放置。

如下图所示，利用了热平衡的影响，因此很明显将具有较大温差的区域连接起来效果会很不错。

空心过孔与填充过孔影响

然而，这增加了PCB的制造的额外步骤从而可能增加板的成本。

空隙增加了热界面的热阻。同样，焊料过多可能会导致板子底部填满凸起，从而影响板子和散热器之间的接触面积。

下图填充不同电导率材料的FR-4通孔的热阻分析结果表示填充了固态铜过孔会导致较低的热阻，而未填充的过孔会提供较高的热阻。填充有导电环氧树脂的过孔的性能仅比未填充的过孔好。

PCB孔直径和通孔数量影响

PCB散热面积影响

下图是FR-4 PCB，有14个直径为0.254-mm的镀铜通孔，其散热铜箔宽度别为（3.3、4.0、6.0、10.0、14.0、20.0mm）

下图仿真结果可见随着底部导热垫宽度的增加，热阻存在一个小的差异，对于厚度为1.6mm的板，将宽度增加到12mm以上几乎没有改善，而对于厚度为0.8mm的板，则该改进在宽度超过16mm时逐渐减小。

热模拟的总结结果

使用大量通孔尽管会降低热阻，但还需要考虑制造板的成本。较大的未填充通孔会导致在焊接过程中通孔部分填充的可能性。较小的实心填充通孔是更好的解决方案。

最后，由于热扩散阻力，增加额外的通孔并增加铜箔面积的宽度超过特定点会降低效益。建议创建10mil也可0.3mm（省钱）的通孔区域。选择该参数的原因是性能和可制造性的结合。根据几家PCB制造商的说法，与2oz一起使用时，10mil的孔和25mil的间距是合理且可重复的生产选择。

在板电镀过程中，可以可靠地将固态铜填充到电镀液中。在PCB孔直径和通孔数量影响最后一部中的仿真显示，在0.8毫米FR-4 PCB上，10密耳通孔可以达到4°C/W（过孔实心铜）。

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