Printed Circuit Boards  P113-P126
PCB板
PCB板一般是多層板,由絕緣材料(聚合體材料或FR4)構成和幾層銅板構成
–用于安裝IC芯片,否則需要上千個點對點的線路連接
單層板的元件安裝在一邊，銅線（導熱體）在另一邊兩層板有銅層(導熱體)，兩邊都有元件
多層板由幾個兩層板組成，在層與層之間有絕緣層
PCB板是用加熱和加壓的方法制成的硬板結構
多層PCB板通常有4-10個銅層
為了確保不同元件和銅層之間的電路連接, 在PCB板上鑿出vias
vias可以鑿穿整個PCB板或僅鑿其中的幾層
在多層板中, 一些銅層用于提供位置和電壓,其它層則用來連接IC芯片
銅層的含量通常在10%到90%
銅層的厚度大約為35微米或每平方英尺含1oz銅
元件可以通過以下方式安裝到PCB上:
–穿孔技術(THT)
–表面安裝技術(SMT)
THT方法, pins通過孔到PCB另一面焊接
SMT方法, chips被焊接到PCB同一側
FR4的熱傳導率為0.25 W/mK
銅的熱傳導率為388 W/mK
從熱學建模角度來說, PCB板可以處理為具有各向異性熱傳導率的均勻材料
PCB模型必須定義沿板面和垂直于板面的傳導率
沿板面的熱傳導率遠大于垂直于板面的熱傳導率
沿板面的熱傳導率隨著PCB板的銅層的數目的增加而大
垂直板面的熱傳導率也受到銅層數目的影響,但是變化不大,一般為0.3 W/mK

沿板面和垂直板面的傳導率計算如下:
kin-plane= Σ(kiti) / Σti)
knormal= Σti/ Σ(ti/ki)
ki= fi*kcuor ki= kFR4
fi= 銅層含量
k = 層的熱傳導率(W/mK)
t = 層的厚度(m)
如果要求精度更高, PCB板還可以使用多個Plate進行建模:
–一個導熱厚板作為FR4
–幾個導熱薄板作為銅層
例
銅層數= 8
每個銅層的厚度= 1 oz = 3.5e-5 m
FR4層的厚度= 1.453e-4 m
銅的導熱率= 388 W/mK
FR4的導熱率= 0.25 W/mK
沿板面的熱傳導率:
Kp= ((8*388*3.5e-5) + (9*0.25*1.453e-4))/1.588e-3= 68.6 W/mK
垂直板面的熱傳導率:
Kn= 1.588e-3/((8*3.5e-5/388) + (9*1.453e-4/0.25))= 0.303 W/mK

PCB板建模
PCB板可以用以下兩種方法建模:
–詳細模型
–緊湊模型
詳細PCB板模型包括:
–一個FR4板(plate)或塊(block)
–銅層作為導熱薄板建模
緊湊PCB板模型包括:
–一個各向異性的板(plate)
–沿板面的熱傳導率遠大于垂直于板面的熱傳導率
–銅層沒有再單獨建模

Icepak資料下載:  Icepak高級建模(456頁).pdf

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