印制電路板熱設計（PCB）

第1章 PCB熱設計基礎\t1
1．1 熱傳遞的三種方式\t1
1．1．1 導熱\t1
1．1．2 熱輻射\t3
1．1．3 對流\t4
1．2 熱設計的術語和定義\t5
1．3 熱設計的基本要求與原則\t7
1．3．1 熱設計的基本要求\t7
1．3．2 熱設計的基本原則\t8
1．3．3 冷卻方式的選擇\t8
1．4 熱設計仿真工具\t10
1．4．1 PCB的熱性能分析\t10
1．4．2 熱仿真軟件FloTHERM\t11
1．4．3 散熱仿真優(yōu)化分析軟件ANSYS Icepak\t12
1．4．4 ADI功耗與管芯溫度計算器\t14
第2章 元器件封裝的熱特性與PCB熱設計\t15
2．1 與元器件封裝熱特性有關的一些參數(shù)\t15
2．1．1 熱阻\t15
2．1．2 溫度\t19
2．1．3 功耗\t21
2．1．4 工作結(jié)溫與可靠性\t24
2．2 功率SMD封裝的熱特性與PCB熱設計\t27
2．2．1 功率SMD的結(jié)構(gòu)形式\t27
2．2．2 P-DSO-8-1封裝的熱特性與PCB設計\t28
2．2．3 P-DSO-14-4封裝的熱特性與PCB設計\t28
2．2．4 P-DSO-20-6（P-DSO-24-3，P-DSO-28-6）封裝的熱特性與PCB設計\t29
2．2．5 P-DSO-20-10封裝的熱特性與PCB設計\t30
2．2．6 P-DSO-36-10封裝的熱特性與PCB設計\t31
2．2．7 P-TO252/263封裝的熱特性與PCB設計\t32
2．2．8 SCT595封裝的熱特性與PCB設計\t33
2．2．9 SOT223封裝的熱特性與PCB設計\t34
2．3 裸露焊盤的熱特性與PCB熱設計\t34
2．3．1 裸露焊盤簡介\t34
2．3．2 裸露焊盤連接的基本要求\t39
2．3．3 裸露焊盤散熱通孔的設計\t41
2．3．4 裸露焊盤的PCB設計示例\t43
2．4 LFPAK封裝結(jié)構(gòu)與PCB熱設計\t50
2．4．1 LFPAK封裝的結(jié)構(gòu)形式\t50
2．4．2 LFPAK封裝的熱特性\t50
2．4．3 Power-SO8的PCB設計示例\t52
2．5 TO-263封裝的熱特性與PCB熱設計\t52
2．5．1 TO-263封裝的結(jié)構(gòu)形式\t52
2．5．2 TO-263封裝的熱特性\t53
2．5．3 TO-263封裝的PCB熱設計\t53
2．6 LLP封裝的熱特性與PCB熱設計\t54
2．6．1 LLP封裝的結(jié)構(gòu)形式\t54
2．6．2 LLP封裝的PCB熱設計\t55
2．6．3 散熱通孔對LLP熱阻θJA的影響\t58
2．6．4 嵌入式銅散熱層對LLP熱阻θJA的影響\t59
2．6．5 在4層和2層JEDEC板上的θJA\t60
2．7 VQFN-48封裝的熱特性與PCB熱設計\t61
2．7．1 VQFN-48封裝的熱特性\t61
2．7．2 VQFN-48封裝的PCB熱設計\t62
2．8 0．4mm PoP封裝的PCB熱設計\t63
2．8．1 0．4mm PoP封裝的結(jié)構(gòu)形式\t63
2．8．2 PoP封裝的布線和層疊\t64
2．8．3 Beagle板OMAP35x處理器部分PCB設計示例\t65
第3章 高導熱PCB的熱特性\t69
3．1 高導熱PCB基板材料簡介\t69
3．1．1 陶瓷基板\t69
3．1．2 金屬基板\t70
3．1．3 有機樹脂基板\t70
3．1．4 高輻射率基板\t72
3．1．5 散熱基板的絕緣層材料\t72
3．2 金屬基PCB的熱特性分析\t73
3．2．1 不同尺寸銅基的熱特性\t73
3．2．2 不同銅基形狀的熱特性\t75
3．2．3 不同銅基間距的熱特性\t75
3．3 金屬基PCB的結(jié)構(gòu)類型和介質(zhì)材料\t76
3．3．1 金屬基PCB的結(jié)構(gòu)類型\t76
3．3．2 金屬基PCB的導熱性黏結(jié)介質(zhì)材料\t77
3．3．3 金屬基PCB用填料\t80
3．3．4 金屬基PCB生產(chǎn)中存在的問題及改進措施\t80
3．4 覆銅板用厚銅箔的規(guī)格和性能\t81
3．4．1 厚銅箔的主要規(guī)格\t81
3．4．2 厚銅箔的主要性能要求\t83
3．5 不同疊層結(jié)構(gòu)PCB的熱特性比較\t85
3．5．1 PCB結(jié)構(gòu)形式\t85
3．5．2 熱阻模型和軟件建模\t86
3．5．3 不同層疊結(jié)構(gòu)PCB的熱特性分析\t88
3．6 導熱層厚度對PCB熱特性的影響\t91
3．6．1 建立有限元分析模型\t91
3．6．2 有限元仿真PCB溫度場分析\t92
3．7 金屬基微波板制作的關鍵技術\t93
3．7．1 板厚\t93
3．7．2 孔金屬化\t93
3．7．3 阻抗控制\t94
3．7．4 最終表面鍍覆\t94
3．8 高頻混壓多層板的熱特性\t94
3．8．1 高頻混壓多層板散熱性能的局限與改善\t94
3．8．2 局部混壓埋銅PCB\t96
3．9 高密度互聯(lián)（HDI）PCB的熱特性\t99
3．9．1 HDI PCB的結(jié)構(gòu)形式和設計要求\t99
3．9．2 影響HDI板耐熱性的主要因素\t102
3．9．3 改善HDI板設計以提高其耐熱性\t104
第4章 PCB散熱通孔（過孔）設計\t108
4．1 過孔模型\t108
4．1．1 過孔類型\t108
4．1．2 過孔電容\t108
4．1．3 過孔電感\(zhòng)t109
4．1．4 過孔的電流模型\t109
4．1．5 典型過孔的R、L、C參數(shù)\t110
4．1．6 過孔焊盤與孔徑的尺寸\t110
4．1．7 過孔與SMT焊盤圖形的關系\t112
4．2 PCB散熱通孔的熱特性\t114
4．2．1 不同覆銅量PCB的熱阻\t114
4．2．2 散熱通孔的熱阻\t115
4．2．3 未開孔區(qū)域的PCB熱阻\t118
4．2．4 整個PCB的熱阻\t119
4．2．5 散熱通孔的優(yōu)化\t119
4．3 BGA封裝的散熱通孔設計\t120
4．3．1 BGA表面焊盤的布局和尺寸\t121
4．3．2 BGA過孔焊盤的布局和尺寸\t123
4．3．3 BGA信號線間隙和走線寬度\t125
4．3．4 BGA的PCB層數(shù)\t126
4．3．5 ?BGA封裝的布線方式和過孔\t126
4．3．6 Xilinx公司推薦的焊盤過孔設計規(guī)則\t127
4．4 密集散熱通孔的熱特性\t129
4．4．1 不同板材密集散熱通孔的耐熱性能\t129
4．4．2 影響PCB密集散熱通孔區(qū)分層的主要因素及優(yōu)化\t130
4．4．3 BGA密集散熱通孔耐熱性能影響因素分析\t135
第5章 PCB熱設計示例\t137
5．1 PCB熱設計的基本原則\t137
5．1．1 PCB基材的選擇\t137
5．1．2 元器件的布局\t139
5．1．3 PCB的布線\t141
5．2 PCB布局熱設計示例\t143
5．2．1 均勻分布熱源的穩(wěn)態(tài)傳導PCB的熱設計\t143
5．2．2 鋁質(zhì)散熱芯PCB的熱設計\t145
5．2．3 多芯片雙面PCB的熱應力分析\t146
5．2．4 板級電路熱分析及布局優(yōu)化設計\t149
5．2．5 PCB之間的合理間距設計\t153
5．2．6 有限密閉空間內(nèi)大功率電路板的熱設計\t155
5．3 電源PCB熱設計示例\t159
5．3．1 電源模塊的PCB熱設計\t159
5．3．2 降壓調(diào)節(jié)器的PCB熱設計\t162
5．4 LED PCB熱設計示例\t164
5．4．1 不同散熱焊盤LED的安裝形式\t164
5．4．2 PCB的熱阻\t165
5．4．3 PCB散熱焊盤的設計\t168
5．4．4 LED安裝間距對熱串擾的影響\t171
5．4．5 銅導線尺寸對散熱的影響\t172
5．4．6 散熱通孔對熱阻的影響\t172
5．4．7 FR-4板厚度和導線尺寸對熱阻的影響\t175
5．4．8 PCB導線對熱阻的影響\t176
5．4．9 MCPCB介質(zhì)熱導率對熱阻的影響\t179
5．4．10 Cree公司推薦的FR-4 PCB布局\t180
第6章 PCB用散熱器\t185
6．1 散熱器的選用原則\t185
6．1．1 散熱器的種類\t185
6．1．2 散熱器的一些標準\t187
6．1．3 散熱器選用的基本原則\t188
6．2 散熱器的熱特性分析\t189
6．2．1 散熱器熱阻模型的建立\t189
6．2．2 不同表面積散熱器的熱特性\t192
6．2．3 輻射對真空中元器件散熱的影響\t193
6．3 熱界面材料的熱特性\t195
6．3．1 熱界面材料的選擇\t195
6．3．2 熱界面材料溫升與壓強的關系\t197
6．3．3 真空環(huán)境下的界面熱阻\t197
6．3．4 不同熱界面材料對接觸熱阻的影響\t199
6．4 FPGA器件的散熱管理\t200
6．4．1 帶散熱器的器件熱電路模型\t200
6．4．2 確定是否需要使用散熱器\t202
6．4．3 散熱器的安裝方法\t204
6．5 TCFCBGA器件的散熱處理\t207
6．5．1 TCFCBGA的封裝形式\t207
6．5．2 TCFCBGA封裝的散熱\t207
6．5．3 小熱源器件的散熱器選擇\t209
6．5．4 返修或拆除散熱器\t209
6．6 數(shù)字信號處理器散熱處理\t210
6．6．1 熱分析模型\t210
6．6．2 散熱器的選擇\t211
6．7 高頻開關電源的散熱處理\t213
參考文獻\t217