五、單板強化散熱措施
1、PWB熱特性
1）FR4導熱系數0.3W /(m*K),銅導熱系數380W /(m*K)。
2）PWB是FR4和銅組成的分層復合結構，由于Cu與基材導熱性能的差 異，多層PCB基板導熱特性為各向異性，整體的導熱系數是各向異性 的，相似的材料如石墨、木材。
3）在PWB平面方向導熱系數高，一般范圍在10～45W/(m*K)
4）在PWB法線方向導熱系數很低，0.3W /(m*K)附近。

2、PWB強化散熱措施
針對PWB的特點，PWB強化散熱的核心思路為：
1、把器件的熱量傳遞到PWB內部，減少器件向PWB的傳熱熱 阻，可采取的強化散熱措施是：在單板上打過孔?在單板表面鋪銅皮

2、把PWB一點積聚的熱量（從器件傳入的）擴散到整體PWB 的表面，再通過對流和輻射傳遞到外界環境中，可采取的板 級強化散熱措施是：?
增加單板含銅量，降低熱量在單板平面方向傳遞的擴展 熱阻。

1）散熱過孔設計
散熱過孔主要作用是層與層之間的熱連接以及增加法向上的導熱能力。
單考慮過孔是沒有意義的，因為熱量必須從四周匯集到過孔的位置，因此必 須考慮過孔區域整體的傳熱情況。
單純從導熱系數的分析看，是否塞孔 對導熱系數影響很小。
? 不塞孔容易產生漏錫，焊接面有空穴。 焊錫漏到背面影響平整度。
? 從實際的熱測試對比看，三種處理方 式的散熱效果排序為：
?
塞焊錫>塞阻焊>不塞孔

PWB上設計有大量的過孔，但對于熱設計來說，真正起到散熱作用 的只有器件PAD底部的過孔和器件接地管腳旁邊的幾個過孔，這部分過 孔的設計就非常重要。過孔的作用是把器件的熱量傳遞到器件正下方的 PWB內，并不能實現熱量在PWB內的擴散。增加過孔的數量可以降低器 件與PWB的傳熱熱阻，但是過孔達到一定量后對散熱的改進幅度會降 低，另外過孔設計也收到單板工藝能力的限制，可以通過熱分析優化確 定過孔的數量。熱設計 http://m.aji87.cn
測試和分析研究表明，散熱最優的過孔設計方案為：孔徑10～ 12mil，孔中心間距30～40mil，也可以根據器件的熱耗水平和溫度控 制要求對過孔數量進行優化

PWB銅皮的作用是把局部傳入PWB的熱量擴展到更大的范圍 內，因此增加銅皮的厚度可以增強傳熱效果。PWB內銅皮只有連續 的銅皮才能起到傳遞熱量的作用，因此需要注意銅皮的分割。
2）增加散熱銅箔的層數、銅箔厚度對于平面方向的導熱性能改善高于法向方向 上導熱性能的改善。

增加散熱銅皮面積，對底部散熱型器件的散熱能力增強。面積增加對器件散熱能力改善有效性有范圍。

板級流量管理技術
?
局部交叉風道技術，通過二次引入冷卻氣流強化后端級聯器件散熱，實現流量按需分配，降低單板上器件的級聯效 應50％。該技術解決了UTP 40個雙層級聯光模塊的散熱難題，比原系統支持光模塊數量增加28個，友商尺寸規格單 板目前只支持24個光模塊的級聯使用。目前該項技術在數通NE40應用，可以達到CISCO的出線陣列數量的最高水平。 光網6800高密排布單板中準備應用該技術。
?
旁流抑制技術（Bypass Control Technology，BCT），通過開發漏斗形進風口、導流板等氣流管理模塊，實現對特 定器件區域的局部強化，以利用氣流的沖刷效應達成改善HOTSPOT器件散熱的目的。該技術在滿足同等系統功耗條件 下，可降低風量需求15%。該技術在光網6040系統LOM單板上應用，使電源模塊溫度降低達25℃，解決瓶頸散熱問題 ； 數通NE40E－4系統Lanswitch單板采用該技術后光模塊殼溫對比降低達10℃，支撐數通單槽位450W散熱能力；

六、單板布局原則
1、基本原則
1）發熱器件應盡可能分散布置，使 得單板表面熱耗均勻，有利于散熱。
2）不要使熱敏感器件或功耗大的器 件彼此靠近放置，使得熱敏感器件 遠離高溫發熱器件，常見的熱敏感 的器件包括晶振、內存、CPU等。
3）要把熱敏感元器件安排在最冷區 域。對自然對流冷卻設備，如果外 殼密封，要把熱敏感器件置于底 部，其它元器件置于上部；如果外 殼不密封，要把熱敏感器件置于冷 空氣的入口處。對強迫對流冷卻設 備，可以把熱敏感元器件置于氣流 入口處。

2、強迫風冷的器件布局原則
1) 參考板內流速分布特點進行器件布局設計，在特定風道內 面積較大的單板表面流速不可避免存在不均勻問題，流速大的 區域有利于散熱，充分考慮這一因素進行布局設計將會使單板 獲得較優良的散熱設計。
2）對于通過PWB散熱的器件，由于依靠的是PWB的整體面積 來散熱，因此即使器件處于局部風速低的區域內，也并不一定 會有散熱問題，在進行充分熱分析驗證的基礎上，沒有必要片 面要求單板表面風速均勻。
3) 當沿著氣流來流方向布置的一系列器件都需要加散熱器時，器件盡量 沿著氣流方向錯列布置，可以降低上下游器件相互間的影響。如無法交錯 排列，也需要避免將高大的元器件（結構件等）放在高發熱元器件的上方。
4）對于安裝散熱器的器件，空氣流經該器件時會產生繞流，對該器件兩 側的器件會起到換熱系數強化作用；對該器件下游的器件，換熱系數可 能會加強，也可能會減弱，因此對于被散熱器遮擋的器件需要給出特別 關注。
5）注意單板風阻均勻化的問題：單板上器件盡量分散均勻布置，避免沿 風道方向留有較大的空域，從而影響單板元器件的整體散熱效果。
熱設計 http://m.aji87.cn

熱設計培訓資料下載：華為單板熱設計培訓教材.pdf

標簽： 點擊： 評論: