唇槍舌戰,PCB散熱到底怎麼回事?
發布時間:2014-11-25 責任編輯:sherryyu
【導讀】關於PCB設計的相關知識,本站上內容足夠大家學習,但是很多內容都是枯燥乏味的。這裏小編以一個辯論會的形式為大家詳細講解關於PCB散熱的相關知識,看看這些家夥是怎麼理解PCB散熱到底是咋回事的?
hebeiheruinatazhenglundeshengyinhenda,yizhiyuworenweitamenzhengzaijinxingganlanqiubisaideshuyingdubo。ruinatazongshixuanzejuyoumuqianzuihaosifenweideduiwu,erhebeizongshixuanzediliweizhishanggengjiejintajiaxiangdeduiwu。
何貝斷言底特律雄師將肆虐綠灣包裝工前線(兩支均為美國國家橄欖球聯盟球隊),“他們會將它做成瑞士幹酪!”
我模仿霍莫•辛普森(美國電視動畫《辛普森一家》中主角)的口吻說:“瑞士幹酪。”
瑞納塔指著我說:“有一個家夥可以平息這場紛爭。”她猛烈地在白板上畫草圖,並且記號筆墨水濺到了她的臉頰上。
我說:“哦,橄欖球不是我所擅長的運動。”
何貝說:“橄欖球?夥計,你的思緒快回到辦公室吧。我們完全是在討論散熱問題。”
我說:“哦,我希望聽到一些有趣的東西。這些X和D的符號是什麼意思?”
瑞納塔搶在何貝之前說:“這是我避免心靈感應(Telepathic Port Module)遭受散熱問題的新想法。我們采用PCB作為心靈/光學變壓器(Psychic / Optical Transformer)的散熱器。
瑞納塔是來自塞多納實驗室的結構設計師。她的艱巨任務是組裝HBU,正如她所說的:“將4.54kg的大腦放到一個2.27kg的盒子中。”瑞納塔的父親曾是卡特政府的官員,負責英製單位和公製單位的轉換。
何貝說:“自從她讀了你的書之後,瑞納塔認為她是一個資曆較淺的熱設計專家。”
我說:“所以說你是一個熱設計專家!你為什麼不告訴我關於你散熱器的想法?”
瑞納塔給了我一個類似長途接線員似的勉強微笑。我從網絡上一個散熱論壇中得到了這個想法。這個叫斯派克的家夥說如果你在你的PCB板中加入銅層,你可以將元件的熱阻減少一半!”
何貝點頭表示讚同,“你的Thermal Tip of the Day #142甚至說由元件產生的熱量通過元件引腳進入到PCB板中,所以那是有道理的。”
我不確定地說:“行,那X和D又代表什麼?”
瑞納塔說:“這是另一個名為KirkNSpock的家夥說他在一本雜誌上看到你可以在PCB板上鑽一些孔來提升板子的散熱能力。他說:“增加表麵積或其它一些什麼。所以那就是我想對TPM所做的。在POX周圍增加一些孔。我想要何貝告訴我在哪些位置可以增加孔,從而不會切斷走線。”
我問:“板子上打孔?“我之前從未聽說過。它們是如何有助於元件散熱的?”
何貝說:“woyexiangzhidaoyuanyin。danyinweinagenimingdewangluojiahuozaizazhishangkandaozhegefangfa,tayinggaishizhenshide。tashuotayebuzhidaoqizhongyuanli,dantaxuanchengceshijieguoxianshibanzidekongkeyishiyuanjianwendugengdi。”
瑞納塔說:“我的解釋是空氣通過這些孔,產生湍流,這會強化熱交換的程度。此外,你將所有高溫的功率層暴露在冷空氣中,這也會使整塊PCB板溫度更低。這使我認為孔的尺寸應該是很大,它的直徑應該大約為10~25mm。”
何貝問:“它和美元硬幣中哪一個尺寸相類似?”
我說:“大約像一個便士的尺寸。”
何貝說:“我認為這些孔增加了板子的輻射換熱量。上個月我在理發店的《科學美國》中看到一個洞可以看做一個黑體輻射器。我們想讓板子布滿微小的黑體洞輻射器,所以它們應該是小的孔,直徑尺寸大約為1/16英寸。”
我說:“哇,那不像我的理發店所具有的雜誌。”
瑞納塔說:“所(suo)以(yi)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)你(ni)來(lai)平(ping)息(xi)這(zhe)場(chang)爭(zheng)端(duan)。我(wo)們(men)想(xiang)對(dui)這(zhe)塊(kuai)板(ban)子(zi)增(zeng)加(jia)一(yi)些(xie)孔(kong),從(cong)而(er)使(shi)板(ban)子(zi)成(cheng)為(wei)更(geng)好(hao)的(de)散(san)熱(re)器(qi)。告(gao)訴(su)我(wo)們(men)這(zhe)些(xie)孔(kong)的(de)尺(chi)寸(cun)多(duo)大(da)和(he)布(bu)置(zhi)在(zai)哪(na)裏(li)可(ke)以(yi)給(gei)我(wo)們(men)帶(dai)來(lai)最(zui)好(hao)的(de)熱(re)性(xing)能(neng)。”
我盯著板子布局好一會兒後說:“為了獲得板子最小的溫升,你應該有一個直徑為1/8英寸的孔,他的位置就在輸入熔斷器的旁邊。”
何貝看著我在板子布局圖中畫的大圓點。他恍然大悟說:“但那個孔正好切到了提供所有板子電功率的走線上!”
我說:“是的,沒有功率就沒有熱量,更沒有溫升。這是唯一板子上鑽孔能減少它溫升的方法。”
瑞納塔嚐試著說:“但增加表麵積…”
我說:“任何比此孔大的孔都會浪費更多的表麵積。”
她說:“但關於增加湍流…”
我解釋說:“除非你將板子與風扇出風成90°角,否則不會有任何空氣流過這些孔,所以它們不會對空氣湍流流動產生任何影響。”
何貝急忙講:“但孔的輻射…”
“duiyufusheshixianfanweineiyouyigediwenbiaomianshixiangdangzhongyaode。nidekongnenggoufushereliangdaoxianglinbanzima?zhexiexianglindebanzijuyouhezuankongbanzixiangtongdewendu。tingqilaijiuxiangnidechangshicongniluguzhongdekongqiangfushechulai。”
何貝哀號著說:“嗨!”他的手下意識地摸索著他的頭頂,似乎為了打開一個孔。
我說讓我們討論一下使用PCB板作為元件散熱器。你猜怎麼著?你沒有任何選擇!瑞納塔,你提到了元件的熱阻。你是否知道他們是如何測量元件結溫和環境之間所謂的熱阻(θ_JA)?元件被焊到一塊4平ping方fang英ying寸cun的de測ce試shi板ban上shang。所suo以yi在zai元yuan件jian說shuo明ming書shu中zhong的de熱re阻zu值zhi已yi經jing包bao括kuo了le一yi塊kuai相xiang當dang大da板ban子zi散san熱re的de影ying響xiang。當dang電dian視shi廣guang告gao中zhong播bo放fang一yi些xie新xin款kuan的de電dian子zi玩wan具ju時shi,演yan播bo員yuan總zong是shi在zai結jie尾wei說shuo:“不包括電池。”我認為在元件說明書中靠近θ_JA值附近應該被注明:不包括標準測試板。”
“那(na)就(jiu)是(shi)我(wo)暗(an)示(shi)你(ni)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)選(xuan)擇(ze)的(de)原(yuan)因(yin)。為(wei)了(le)得(de)到(dao)至(zhi)少(shao)和(he)元(yuan)件(jian)說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)一(yi)樣(yang)好(hao)的(de)熱(re)阻(zu)值(zhi),你(ni)不(bu)得(de)不(bu)使(shi)用(yong)一(yi)塊(kuai)至(zhi)少(shao)與(yu)測(ce)試(shi)時(shi)使(shi)用(yong)板(ban)子(zi)一(yi)樣(yang)好(hao)的(de)PCB板。”
瑞納塔驚愕地坐在那裏好一會兒,之後問:“我們如何才能知道我們的板子散熱性能比測試時所用板子更好?”
我說:“好(hao)問(wen)題(ti),這(zhe)個(ge)答(da)案(an)是(shi)你(ni)無(wu)法(fa)知(zhi)道(dao),因(yin)為(wei)元(yuan)件(jian)供(gong)應(ying)商(shang)沒(mei)有(you)告(gao)訴(su)你(ni)他(ta)們(men)的(de)測(ce)試(shi)板(ban)是(shi)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)。它(ta)可(ke)能(neng)是(shi)隻(zhi)含(han)有(you)少(shao)量(liang)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)單(dan)層(ceng)板(ban)。有(you)時(shi)也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)僅(jin)含(han)有(you)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)雙(shuang)麵(mian)板(ban)。有(you)時(shi)它(ta)內(nei)部(bu)會(hui)具(ju)有(you)功(gong)率(lv)層(ceng)和(he)地(di)層(ceng)。板(ban)子(zi)的(de)含(han)銅(tong)量(liang)越(yue)多(duo),它(ta)的(de)熱(re)擴(kuo)散(san)性(xing)能(neng)越(yue)好(hao)。那(na)如(ru)何(he)與(yu)你(ni)的(de)板(ban)子(zi)進(jin)行(xing)對(dui)比(bi)?”
何貝說:“我們的板子是具有4層功率層和4層地層的16層板子。聽起來它應該散熱更好。”
我說:“可ke能neng是shi,也ye有you可ke能neng不bu是shi。歸gui根gen到dao底di,你ni的de板ban子zi上shang不bu隻zhi一yi個ge元yuan件jian。如ru果guo你ni的de板ban子zi上shang有you許xu多duo高gao功gong率lv元yuan件jian,那na麼me對dui於yu內nei部bu銅tong線xian而er言yan就jiu沒mei有you多duo少shao可ke以yi散san熱re的de麵mian積ji。”
何貝咬著他的嘴唇說:“在板子上有12個POX芯片和其它16個高功率元件。”
實驗室內頓時變得鴉雀無聲。
瑞納塔開始去擦白板。她說:“你不喜歡孔的原因僅僅是因為它來自一個網絡論壇嗎?”
我說,“等,等一下!”填滿孔的墨水給了我一個想法。“我想KirkNSpock可能是對的!”
何貝說:“我了解孔的輻射。”
“不,這與輻射或空氣通過孔沒有關係。當那個網絡家夥說通過增加孔可以降低元件溫度,他並不是說孔;他意思是其它形式的孔,那種你經常用來將板子不同層連接起來的孔,你將其成為什麼?”
何貝說:“熱過孔?”
我說:“是的!熱過孔!當然!這些熱過孔連接了布滿銅的板子各個層!這(zhe)使(shi)板(ban)子(zi)具(ju)有(you)更(geng)好(hao)的(de)熱(re)擴(kuo)散(san)性(xing)。使(shi)用(yong)板(ban)子(zi)作(zuo)為(wei)散(san)熱(re)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)元(yuan)件(jian)都(dou)是(shi)表(biao)貼(tie)元(yuan)件(jian)。元(yuan)件(jian)的(de)引(yin)線(xian)僅(jin)僅(jin)與(yu)板(ban)子(zi)頂(ding)部(bu)的(de)信(xin)號(hao)層(ceng)相(xiang)連(lian),在(zai)這(zhe)一(yi)層(ceng)中(zhong)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)多(duo)少(shao)銅(tong)。實(shi)際(ji)上(shang)你(ni)希(xi)望(wang)板(ban)子(zi)內(nei)銅(tong)量(liang)多(duo)的(de)層(ceng)能(neng)連(lian)接(jie)到(dao)一(yi)起(qi),但(dan)由(you)於(yu)板(ban)子(zi)內(nei)絕(jue)緣(yuan)環(huan)氧(yang)層(ceng)很(hen)差(cha)的(de)導(dao)熱(re)性(xing),熱(re)量(liang)很(hen)難(nan)進(jin)入(ru)到(dao)這(zhe)些(xie)含(han)銅(tong)量(liang)多(duo)的(de)層(ceng)中(zhong)。但(dan)如(ru)果(guo)你(ni)利(li)用(yong)熱(re)過(guo)孔(kong)將(jiang)板(ban)子(zi)內(nei)頂(ding)層(ceng)與(yu)其(qi)它(ta)內(nei)部(bu)含(han)銅(tong)層(ceng)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai),板(ban)子(zi)內(nei)的(de)熱(re)擴(kuo)散(san)會(hui)得(de)到(dao)很(hen)大(da)改(gai)善(shan)。那(na)個(ge)網(wang)絡(luo)家(jia)夥(huo)是(shi)對(dui)的(de)——增(zeng)加(jia)許(xu)多(duo)熱(re)過(guo)孔(kong)可(ke)以(yi)使(shi)板(ban)子(zi)成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)更(geng)好(hao)的(de)散(san)熱(re)器(qi)。他(ta)僅(jin)僅(jin)因(yin)為(wei)使(shi)用(yong)一(yi)些(xie)不(bu)精(jing)確(que)的(de)術(shu)語(yu),使(shi)你(ni)的(de)想(xiang)法(fa)進(jin)入(ru)了(le)錯(cuo)誤(wu)的(de)軌(gui)道(dao)。所(suo)有(you)的(de)熱(re)過(guo)孔(kong)是(shi)孔(kong),但(dan)並(bing)不(bu)是(shi)所(suo)有(you)的(de)孔(kong)都(dou)是(shi)熱(re)過(guo)孔(kong)。”
瑞納塔說:“熱過孔!那下一步建議我該怎麼做!”
何貝說:“把白板先擦幹淨!盡管熱過孔有所幫助。因為板子上有一些固定的孔,所以可能沒有太多空間來容納許多熱過孔。”
我說:“隻要這場紛爭平息,之後,我會去看看橄欖球彩票。”
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