硬核干货：PCB热过孔构造原理及热阻计算方法

作者简介科技自媒体优质创作者个人主页莱歌数字-CSDN博客公众号莱歌数字B站同名个人微信yanshanYH211、985硕士从业16年从事结构设计、热设计、售前、产品设计、项目管理等工作涉足消费电子、新能源、医疗设备、制药信息化、核工业等领域。熟练运用Flotherm、FloEFD、XT、Icepak、Fluent等ANSYS、西门子系列CAE软件解决问题与验证方案设计十多年技术培训经验。专题课程Flotherm电阻膜自冷散热设计90分钟实操Flotherm通信电源风冷仿真教程实操基于FloTHERM电池热仿真瞬态分析基于Flotherm的逆变器风冷热设计零基础到精通实操站在高处重新理解散热。更多资讯请关注B站/公众号【莱歌数字】有视频教程~~PCB散热设计热过孔是关键一环但你真的算准过它的热阻吗构造不同热阻相差数倍直接影响芯片温升与系统可靠性。本文从过孔基本结构讲起梳理热阻理论计算方法帮你在设计阶段就掌控散热裕量。无需经验公式凑数用理论指导实战让热设计有据可依。之前文章分享过关于芯片构造和热阻等仿真方法详细内容可点击下方链接进行了解。芯片构造、热阻基础知识与仿真方法利弊PCB odb文档导入PCB上相关元器件布局有的元器件损耗较高为了增加其散热效果将热量尽可能传到PCB上。此时一般会在PCB上增加热过孔的设计 如下图所示IC热过孔图图片来源于网络通过设置合适的过孔有助于提高电路板的散热性能防止电路过热。热过孔主要给贴片功率器件导热用因为贴片器件体积小功率密度大需要将热量引导至电路板的各铜层或者另一面提高导热效率。热过孔尺寸常用有0.3mm孔间距1mm以上孔内镀层厚度0.025mm。下面我们举个PCB热过孔的实例计算其等效热阻。假设热过孔区域10mm*10mm厚度1.6mm热过孔直径0.3mm。热过孔内镀铺厚度0.025mm热过孔数量100个。计算这个热过孔区域的等效热阻及等效导热系数。主要依据傅立叶导热定律RL/λ*A这个公式在我们之前的文章出现了很多次。其中L为厚度A为截面积λ为导热系数计算单个过孔的热阻根据已知条件过孔外径尺寸为0.3mm过孔铜内径尺寸为0.25mm那么过孔截面积计算公式SπD²-d²/4D为外径尺寸d为内径尺寸最后计算得出S0.02158mm²R单L/λ*A0.0016/380*0.00000002158195.1 ℃/W总过孔热阻计算那么对于100个热过孔并联的结果大家可以类比成电路的电阻R总热过孔195.1/100 ℃/W1.95 ℃/W非过孔区域的等效热阻计算R非L/λ*A0.0016/0.3*0.00009293 ℃/W57.39 ℃/W其中FR4导热系数取值0.3 W/m*K组合后的热阻及导热系数R等效1.95*57.39/1.9557.39 ℃/W1.89 ℃/Wλ等效L/R等效*A0.0016/1.89*0.000095088 8.9 W/m*K热过孔设计远不止“多打几个孔”那么简单。构造参数、铜厚、填充工艺每一个变量都在改写热阻值。你在项目中是如何估算过孔散热能力的踩过哪些坑欢迎在评论区分享你的经验或疑问点赞转发让更多工程师少走弯路。关注我持续输出硬核散热干货。