最强梳理！汇总十种PCB散热方法

随着电子设备性能的不断提升，散热问题成为了设计中不可忽视的一环。散热不良不仅会导致设备性能下降，还可能缩短设备的使用寿命。以下是十种提高PCB散热效率的策略。

在电子设备中，PCB线路板的散热问题至关重要。随着电子产品的性能不断提升，其产生的热量也随之增加，因此，合理的散热设计是确保电子设备稳定运行的关键。

对于电子设备来说，工作时都会产生一定的热量，从而使设备内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发出去，设备就会持续的升温，器件就会因过热而失效，电子设备的可靠性能就会下降。

1、利用PCB板材的散热潜力

尽管传统的PCB板材如覆铜环氧玻璃布基材在电气性能上表现出色，但其散热能力有限。为了应对高功率密度的挑战，现代PCB设计需要考虑板材的热传导性能。通过优化板材选择和布局，可以显著提高散热效率。

2、散热器和导热材料的应用

对于高功率器件，单纯的PCB散热可能不足以满足需求。这时，可以采用散热器或导热板来辅助散热。对于多个发热器件，可以考虑定制散热罩或平板散热器，并使用热相变导热垫来提高接触效率。

3、器件排列的优化

在设计PCB时，应根据器件的发热量和耐热性进行分区排列。将耐热性差的器件放置在冷却气流的上游，而将耐热性好的器件放置在下游，以实现更有效的热管理。

4、走线设计的策略

合理的走线设计对于散热同样重要。通过增加铜箔线路和导热孔，可以提高PCB的热传导效率。同时，计算PCB的等效导热系数，有助于评估和优化散热设计。

5、布局的细致调整

在PCB布局中，大功率器件应尽可能靠近边缘布置，以缩短热传导路径。在垂直方向上，应将这些器件布置在上方，以减少对其他器件的影响。

6、空气流动路径的规划

空气流动是PCB散热的关键。设计时应考虑空气流动路径，合理配置器件，避免在某些区域形成较大的空域，以促进空气流动。

7、敏感器件的安置

对于温度敏感的器件，应将其安置在温度较低的区域，避免直接放置在发热器件的上方，并在水平面上进行交错布局。

8、发热器件的散热优化

将功耗高和发热大的器件布置在散热条件最佳的位置附近，避免将它们放置在PCB的角落和边缘，除非有额外的散热装置。

9、避免热点的集中

在PCB设计中，应避免功率密度过高的区域，以防止热点的形成。通过均匀分布功率，可以保持PCB表面温度的均匀性。

10、创新散热技术的应用

除了传统的散热方法，还可以探索如热管、相变材料、微通道冷却等创新散热技术，以适应不断增长的散热需求。

PCB线路板的散热方式多种多样，包括基础散热设计、散热片与散热背板、风扇散热、热管散热、散热膏与散热管道等。

电子设备在运行过程中会产生热量，导致内部温度急剧上升。若不及时散热，设备将持续升温，可能引发器件过热失效，进而损害电子设备的可靠性。因此，对PCB电路板进行合理的散热设计显得尤为重要。接下来，我们将深入探讨PCB电路板的散热技巧。

通过PCB板本身散热

目前，覆铜/环氧玻璃布基材和酚醛树脂玻璃布基材是PCB板材的主流选择，同时还有少量的纸基覆铜板材在使用。这些基材在电气性能和加工性能方面表现出色，然而它们的散热性相对较差。在高发热元件的散热过程中，通常无法依赖PCB本身的树脂来传导热量，而是主要依靠元件表面向周围空气的自然散热。

然而，随着电子产品向部件小型化、高密度安装和高发热化组装的方向发展，仅靠元件表面的小面积散热已经远远不够。同时，QFP、BGA等表面安装元件的广泛使用导致元器件产生的热量大量传递给PCB板。因此，提升与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板将热量传导或散发出去，成为了解决散热问题的关键。

一种有效的解决方法是在PCB上增加散热铜箔，并采用大面积的电源地铜箔。这样不仅可以增强PCB的散热能力，还能提高其导电性能，从而有效地解决散热问题。

▼热过孔技术

在解决PCB散热问题时，热过孔技术是一种重要的方法。通过在PCB上设计过孔，将高发热元件产生的热量直接传导至PCB的另一面，再通过大面积的铜箔与外部散热装置连接，实现高效的热量散发。这种技术有效地提升了PCB的散热能力，确保了电子产品的稳定性和可靠性。

▼IC背面露铜技术，降低铜皮与空气间的热阻

在提升PCB散热效果的探索中，IC背面露铜技术崭露头角。通过将IC背面的铜皮露出，增加其与空气的接触面积，从而有效降低了铜皮与空气之间的热阻。这一技术手段不仅改善了散热条件，还有助于提升电子产品的整体性能。

PCB布局优化：

热敏感器件应置于冷风区域，以确保其稳定工作。

温度检测器件需放置在温度最高的位置，以便实时监测散热情况。

在同一印制板上，器件应依据其发热量及散热需求进行分区排列。发热量较小或耐热性较差的器件，如小信号晶体管、小规模集成电路等，应置于冷却气流的上游;而发热量大或耐热性好的器件，如功率晶体管、大规模集成电路等，则宜放在冷却气流的下游。

水平方向上，大功率器件应紧靠印制板边缘，以缩短传热路径;垂直方向上，则应尽量将其布置在印制板上方，减少工作时对其他器件温度的影响。

设计时需充分考虑空气流动路径，合理布局器件或印制电路板，以提升散热效果。

空气在流动时总是倾向于选择阻力较小的地方，因此在设计印制电路板时，应避免在某个特定区域留下大面积的空域。同样，在整机中配置多块印制电路板时，也需注意这一问题。对于那些对温度敏感的器件，最好将它们安置在温度最低的区域，例如设备的底部，并确保它们不会直接置于发热器件的上方。为了更有效的散热，多个器件应在水平面上进行交错布局。此外，应将功耗最高且发热量最大的器件放置在散热效果最好的位置附近。同时，要避免将发热量较高的器件置于印制板的角落或边缘，除非这些区域附近配备了散热装置。在规划功率电阻时，应尽量选择尺寸较大的器件，并在调整印制板布局时为其提供充足的散热空间。此外，还需注意元器件之间的间距设计。

0高发热器件的散热解决方案

在印制电路板中，当少数器件发热量较大时(少于3个)，我们可以考虑在器件上增加散热器或导热管来进行散热。若温度仍无法降低，还可以采用带有风扇的散热器，以强化散热效果。

然而，当发热器件数量较多时(多于3个)，我们则需要采用大型的散热罩(板)。这种散热罩是根据PCB板上发热器件的布局和高低来定制的专用散热器，或者是在一个大的平板散热器上按照元件的高低位置进行抠孔。

使用时，将散热罩整体覆盖在元件面上，通过与每个元件的紧密接触来进行散热。但需要注意的是，由于元器件装焊时的高度一致性可能存在问题，这种直接接触的散热方式效果并不总是最佳。为了改善这一问题，我们通常会在元器件面上加入柔软的热相变导热垫，以提高散热效果。

在采用自由对流空气冷却的设备中，应优先考虑将集成电路(或其他器件)按照其纵长或横长方向进行排列，以优化散热效果。

通过合理的走线设计实现散热是关键。由于PCB板材中的树脂导热性不佳，而铜箔线路和孔则是优良的热导体，因此，提高铜箔的利用率并增加导热孔的数量，是提升散热效果的重要措施。在评估PCB的散热能力时，需要综合考虑由不同导热系数的材料构成的复合材料，特别是PCB用绝缘基板的等效导热系数。

在同一块印制板上，应依据器件的发热量及散热需求进行合理分区。发热量较小或耐热性较差的器件，例如小信号晶体管、小规模集成电路以及电解电容等，应置于冷却气流的最上游，即入口处。而发热量大或耐热性好的器件，如功率晶体管、大规模集成电路等，则应置于冷却气流的最下游。

在水平布局上，应尽量将大功率器件靠近印制板的边缘，以缩短传热路径。同时，在垂直方向上，大功率器件也应靠近印制板的上方，以减少其工作时对其他器件温度的影响。

印制板的散热主要依赖于空气流动，因此，在设计过程中需深入研究空气的流动路径，并据此合理布置器件或印制电路板。由于空气流动倾向于阻力较小的区域，所以在配置器件时，应避免在某处留下较大的空域。此外，整机中多块印制电路板的配置也需考虑这一问题。

将温度敏感的器件置于温度最低的区域，例如设备的底部，以避免其直接置于发热器件的正上方。在水平面上，建议多个器件交错布局，以确保散热效果。

将功耗最高、发热量最大的器件置于散热效果最佳的位置附近。同时，要避免将发热量较高的器件置于印制板的角落或边缘，除非这些位置附近配备了散热装置。

在功率电阻的设计上，应尽可能选择尺寸较大的器件，并在调整印制板布局时为其提供充足的散热空间。此外，应努力避免PCB上的热点集中，力求将功率均匀分布在PCB板上，从而保持PCB表面温度的均匀性和一致性。

在电路设计过程中，实现功率的严格均匀分布往往具有挑战性。然而，必须采取措施避免功率密度过高的区域，以防出现过热点，进而影响整个电路的稳定工作。有条件的情况下，对印制电路进行热效能分析显得尤为重要。如今，许多专业的PCB设计软件都配备了热效能指标分析模块，这些工具能协助设计师优化电路布局。

在实际应用中，应根据电子设备的具体需求和条件选择合适的散热方式。通过合理的散热设计，可以确保电子设备的稳定运行，延长其使用寿命。