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PCB设计散热的基础

2019-10-05 点击量:

  在电子产品中只要有温度差别存在就有热传递,通过热传递可以达到对印制板组装件的散热和冷却。热传递有三种方式:传导、辐射和对流。
  1:传导
  不同的材料的热传导系数不同,其热传导作用也不同。材料的热传导能力与导热系数(K)、导热方向的截面积和温差成正比,与导热的长度和材料厚度成反比。IPC标准提供的不同材料的热传导系数[4]如表所示。传导散热需要有较高导热率的材料或介质,常用铝合金或铜作为散热器材料,对于大功率器件可以外加材料厚度较厚的散热器。
  2:辐射
  热辐射是指通过红外射线(IR)的电磁辐射传热。辐射能量的大小与材料的热辐射系数、物体散热的有效表面积及热能的大小有关。在材料有相同热辐射系数的条件下,无光泽或暗表面比光亮或有光泽的表面热辐射更强。在选择散热器或散热面时,选无光泽的暗表面散热效果会更好一些。相互靠近的元器件或发热装置(如大功率器件等)彼此都会吸收对方的热辐射能量,加大两者之间的距离,可以降低相邻元器件的热辐射影响。
  3:对流
  对流是在流体和气体中的热能传递方式,是最复杂的一种传热方式。热传输的速度与物体的表面积、温差、流体的速度和流体的特性有如下函数关系:Qe=hcXAsX(Ts-Ta)  式中,Qe为对流的热传输速率;hc为热传输系数;As为物体的表面积;Ts为固体的表面温度;Ta为环境温度。 
  热传输系数受固体的形状、物理特性,流体的种类、黏性、流速和温度、对流方式(强制对流或自然对流)等因素的影响。 
  对于空气介质,不同对流方式的热传输系数如下图所示。

  空气中不同对流方式的热传输系数 
  从表中可以看出强制对流可以大大提高热传输系数,提高散热效果。

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