散热过孔(二):过孔孔径

使用同等规格的过孔时,过孔的密度越大带来的散热效果就越好,这一点在之前的实验中已经证实。

现在我们要验证另外一种情况,如果过孔的孔径增加是否会进一步改善散热效果?

这次实验与上次一致,在长宽均为50mm的PCB板正中放置一个QFN封装的器件,这个器件是主要的热源。我们将在QFN的散热焊盘上放置不同规格的过孔阵列,验证散热效果。

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第一种情况:过孔规格V16D8(焊环直径16mil,孔直径8mil),在器件的散热焊盘上一共放置了64个过孔。

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第二种情况:仅将过孔规格调整为V22D12,孔间距不变。

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第三种情况:过孔孔径继续增大,规格为V54D38,由于过孔孔径大幅增加,因此孔间距也被拉大,在一个散热焊盘的面积内放置了9个过孔。

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最后一种情况比较极端,我们直接放置了一个规格特别大的孔,仅是这一个孔就几乎完全占据了散热焊盘的全部空间。

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所有的过孔都不做塞孔,设置仿真环境温度25℃,自然散热,同时设定发热器件功耗为5W。开始仿真验证。

在仿真的结果中可以查看PCB板TOP和BOT面的温度,也可以在3D中查看器件的发热温度。

为了方便对比,用一个表格来对比4种情况下PCB板及器件的发热情况。

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对比第一组和第二组,两者过孔数量相同,增加孔径可以小幅改善散热。

用前面两组的数据对比后面两组,孔径继续增加后导致过孔的数量变少,此时无论是PCB上的温度还是器件表面的温度都大幅增加。

因此建议大家在放置散热过孔的时候,还是优先考虑过孔的数量。保证数量的前提下增加孔径会有更好的结果。

这次的实验还有不太严谨的地方,常规设计中如果采用较大的过孔来散热,通常会对过孔进行填充,比如使用锡膏让大的过孔变成实心。

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散热过孔系列(一):过孔密度

本文转载自: PCB设计与信号完整性仿真(作者: 十四岁的十四)
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