Printed Circuit Boards P113-P126
PCB板
PCB板一般是多層板,由絕緣材料(聚合體材料或FR4)構(gòu)成和幾層銅板構(gòu)成
–用于安裝IC芯片,否則需要上千個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線路連接
單層板的元件安裝在一邊，銅線（導(dǎo)熱體）在另一邊兩層板有銅層(導(dǎo)熱體)，兩邊都有元件
多層板由幾個(gè)兩層板組成，在層與層之間有絕緣層
PCB板是用加熱和加壓的方法制成的硬板結(jié)構(gòu)
多層PCB板通常有4-10個(gè)銅層
為了確保不同元件和銅層之間的電路連接, 在PCB板上鑿出vias
vias可以鑿穿整個(gè)PCB板或僅鑿其中的幾層
在多層板中, 一些銅層用于提供位置和電壓,其它層則用來(lái)連接IC芯片
銅層的含量通常在10%到90%
銅層的厚度大約為35微米或每平方英尺含1oz銅
元件可以通過(guò)以下方式安裝到PCB上:
–穿孔技術(shù)(THT)
–表面安裝技術(shù)(SMT)
THT方法, pins通過(guò)孔到PCB另一面焊接
SMT方法, chips被焊接到PCB同一側(cè)
FR4的熱傳導(dǎo)率為0.25 W/mK
銅的熱傳導(dǎo)率為388 W/mK
從熱學(xué)建模角度來(lái)說(shuō), PCB板可以處理為具有各向異性熱傳導(dǎo)率的均勻材料
PCB模型必須定義沿板面和垂直于板面的傳導(dǎo)率
沿板面的熱傳導(dǎo)率遠(yuǎn)大于垂直于板面的熱傳導(dǎo)率
沿板面的熱傳導(dǎo)率隨著PCB板的銅層的數(shù)目的增加而大
垂直板面的熱傳導(dǎo)率也受到銅層數(shù)目的影響,但是變化不大,一般為0.3 W/mK
沿板面和垂直板面的傳導(dǎo)率計(jì)算如下:
kin-plane= Σ(kiti) / Σti)
knormal= Σti/ Σ(ti/ki)
ki= fi*kcuor ki= kFR4
fi= 銅層含量
k = 層的熱傳導(dǎo)率(W/mK)
t = 層的厚度(m)
如果要求精度更高, PCB板還可以使用多個(gè)Plate進(jìn)行建模:
–一個(gè)導(dǎo)熱厚板作為FR4
–幾個(gè)導(dǎo)熱薄板作為銅層
例
銅層數(shù)= 8
每個(gè)銅層的厚度= 1 oz = 3.5e-5 m
FR4層的厚度= 1.453e-4 m
銅的導(dǎo)熱率= 388 W/mK
FR4的導(dǎo)熱率= 0.25 W/mK
沿板面的熱傳導(dǎo)率:
Kp= ((8*388*3.5e-5) + (9*0.25*1.453e-4))/1.588e-3= 68.6 W/mK
垂直板面的熱傳導(dǎo)率:
Kn= 1.588e-3/((8*3.5e-5/388) + (9*1.453e-4/0.25))= 0.303 W/mK
PCB板建模
PCB板可以用以下兩種方法建模:
–詳細(xì)模型
–緊湊模型
詳細(xì)PCB板模型包括:
–一個(gè)FR4板(plate)或塊(block)
–銅層作為導(dǎo)熱薄板建模
緊湊PCB板模型包括:
–一個(gè)各向異性的板(plate)
–沿板面的熱傳導(dǎo)率遠(yuǎn)大于垂直于板面的熱傳導(dǎo)率
–銅層沒(méi)有再單獨(dú)建模
Icepak資料下載: Icepak高級(jí)建模(456頁(yè)).pdf
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