在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，有很多情況下我們需要為某些組件（例如線性穩(wěn)壓器）散熱。在大多數(shù)情況下，這些設(shè)備是通用的通孔組件，因此散熱器有效地將熱量分布在鋁區(qū)域內(nèi)，并使設(shè)備保持在較冷的環(huán)境條件下。但是，如果我們談?wù)撊魏?SMD 設(shè)備，散熱器是不可用的，而且大多數(shù)時(shí)候，我們必須使用覆銅技術(shù)在銅層上創(chuàng)建足夠的散熱器?，F(xiàn)在，這可能是一種有效的解決方案，但不如單獨(dú)用作 PCB 中的組件的鋁散熱器有效。

設(shè)計(jì)師有兩個(gè)選擇：

在電路板內(nèi)部使用盡可能多的銅。

使用單獨(dú)的散熱器來(lái)補(bǔ)償額外的散熱。

當(dāng)有可能時(shí)，許多設(shè)計(jì)師會(huì)選擇第一個(gè)選項(xiàng)，因?yàn)樗叱杀拘б妫ㄈ绻脑O(shè)計(jì)并且額外的PCB空間不會(huì)影響PCB的尺寸）并且不會(huì)影響制造過(guò)程，因?yàn)殇X制散熱器需要螺絲，熱密封劑，這是額外的制造工作?，F(xiàn)在，空間有限的 PCB 可以使用頂部和底部?jī)蓪?，并將這兩層連接起來(lái)以分配熱量，并且可以用作更大面積的銅。我們都熟悉過(guò)孔。過(guò)孔是 PCB 中連接不同銅層的連接孔。這些相同的過(guò)孔可以放置在表面貼裝器件的熱墊下方，如果它是多層板，這允許熱量從頂層傳遞到底層或其他層。這些被稱(chēng)為位于組件焊盤(pán)上的熱通孔 可以減少熱耗散。

熱通孔的放置

散熱孔的位置和尺寸差異很大，這取決于組件的類(lèi)型、不同的規(guī)則和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

但一個(gè)主要規(guī)則是在加熱元件正下方盡可能靠近加熱源使用熱通孔。然而，在散熱不理想的情況下，無(wú)論元件焊盤(pán)的位置如何，熱通孔也可以放置在元件的外圍。在這種情況下，規(guī)則也保持不變，即將過(guò)孔放置在盡可能靠近組件外圍的位置。

不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵因素，用于確定材料可以吸收多少熱量。下表讓您了解不同材料的導(dǎo)熱性。借助此表，我們可以制定如何管理通孔的規(guī)則。

見(jiàn)下表：

因此，從上表可知，鋁的導(dǎo)熱性比銅差。但是，由于鋁制散熱器的面積更大，并且對(duì)加熱的設(shè)備產(chǎn)生了更有效的冷卻效果。但是，正如我們所看到的，如果有效地使用銅，它可以比相同面積的鋁散發(fā)更多的熱量。

有效的熱過(guò)孔放置是在 IC 中正確使用過(guò)孔或使用傳導(dǎo)的加熱元件焊盤(pán)作為熱傳遞方法，熱量分布在多層銅之間，然后通過(guò)自由空氣，散熱開(kāi)始使用對(duì)流方法在空氣中轉(zhuǎn)移。建議熱通孔內(nèi)徑需要更小，例如 - 大約 0.35 mm。如果孔徑較大，則在回流焊接過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)吸錫不正確的焊接問(wèn)題，因此需要格外小心。然而，如果需要更大的直徑，熱墊可能有助于彌補(bǔ)這一點(diǎn)。

放置散熱過(guò)孔時(shí)要記住的關(guān)鍵點(diǎn)

在熱通孔設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)很少。

1.外露焊盤(pán)的設(shè)計(jì)方式是熱量會(huì)直接將熱量從外殼傳遞到銅區(qū)域。焊錫作為散熱片的效果不顯著，因?yàn)樗鼙?，而且焊錫的導(dǎo)電性能很差。

上圖顯示了 U1 裸露焊盤(pán)上的熱過(guò)孔。

2.對(duì)于裸焊盤(pán)封裝，最大的散熱發(fā)生在通過(guò)過(guò)孔到 PCB 底層，然后散發(fā)到空氣中。因此，具有大面積的底層也將減少跨組件封裝的散熱。

3.分離受熱元件并使用熱過(guò)孔分布熱量有助于將熱量均勻分布在其他封裝上。

4.散熱孔是 DFN、QFN 封裝上唯一的散熱源，因?yàn)橛捎谝_分配，頂部覆銅沒(méi)有最大空間。因此，要使用底層銅，增加熱導(dǎo)率的唯一方法是使用熱通孔。

U5 和 IC2 使用熱通孔。IC2 使用 QFN 扁平封裝，其中熱通孔是唯一的可能性，因?yàn)橛捎谠副P(pán)的分布，這不包括焊接層上更大的銅面積。

5.熱通孔連接設(shè)備的有效銅面積將是使用熱通孔直接與組件封裝連接的最大銅長(zhǎng)度（與焊接層無(wú)關(guān)）。

6.銅平面的厚度也是導(dǎo)熱的原因。2Oz 銅比 1.0 Oz 或 0.5Oz 銅提供更好的耐熱性。

因此，這是使用熱通孔的標(biāo)準(zhǔn)做法。希望本文對(duì)需要仔細(xì)考慮散熱的設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程和放置過(guò)程中的許多人有所幫助。請(qǐng)通過(guò)論壇分享反饋，讓我們知道使用不同的熱通孔放置技術(shù)可以如何有效地提高熱阻。