表面貼裝布局的幾大散熱考慮因素

　　本文旨在介紹可有效將表面貼裝電源 IC 產(chǎn)生的熱量消散至周圍環(huán)境的散熱技術(shù)。過去的散熱設(shè)計(jì)非常簡單，僅將電源組件、散熱焊盤和散熱器的 θ 值 （°C/W） 相加，再乘以組件的耗散功率，即可得到周圍環(huán)境與 IC 結(jié)點(diǎn)間的溫升。如今，印刷電路板 （PCB） 采用表面貼裝技術(shù)和帶電源焊盤的 IC，已成為在解決散熱問題時(shí)必須綜合考慮的因素。PCB 各不相同，計(jì)算每種 PCB 和每個(gè)電源組件的溫度曲線這項(xiàng)任務(wù)已經(jīng)超出本文的探討范圍。然而，設(shè)計(jì)人員掌握一些基本概念（例如怎樣獲得導(dǎo)熱性能良好的 PCB、部分一階建模實(shí)例以及對(duì)現(xiàn)有 EVM 的評(píng)估方法等）非常有用，將有助于他們?nèi)胬斫馍a(chǎn)導(dǎo)熱性能良好的 PCB 所需的技術(shù)。

　　從熱源散熱的基本方法有三種，分別是傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射導(dǎo)熱。傳導(dǎo)是通過材料 （PCB） 散熱，通常是從銅到 FR4 再到銅；對(duì)流是指將熱量從表面材料消散至空氣中；輻射導(dǎo)熱是將熱量從一種表面材料通過空氣傳導(dǎo)至另一種。

　　傳導(dǎo)式導(dǎo)熱

　　傳導(dǎo)很重要，因?yàn)闊崃孔罱K要由表面區(qū)域散出，而且熱量只能通過傳導(dǎo)才能消散至所要求的表面區(qū)域。向更小的封裝尺寸過渡，以求縮少設(shè)計(jì)面積是當(dāng)前的趨勢。但實(shí)際情況是在相同的功率耗散下，更小的尺寸在達(dá)到給定溫升時(shí)需要更好的 PCB 傳導(dǎo)設(shè)計(jì)以及相似大小的表面區(qū)域。

　　通過銅等一部分材料的熱傳導(dǎo)性能要優(yōu)于其他材料，例如 FR4 等。表 1 顯示了不同材料的導(dǎo)熱系數(shù) K。這些常見材料的導(dǎo)熱系數(shù)大不相同。單位是瓦特每米-開爾文 （W/m°K） 或瓦特每米-攝氏度 （W/m°C）。由于此處的溫度是指溫升 （dT），因而 K 與 C 之間的 273.15 偏移被忽略。