PCB的散热改善设计和两个设计布局例子

为了从零件级开始就确保汽车电子可靠、安全并且设计得当，发热是必须在设计早期就要解决的问题。除了IC封装之外，最重要的热阻就是PCB了。当就模拟过程建模时，可以使用不同的方法来代表芯片封装和PCB。而且，PCB同样使用了由简单到复杂的4种模型进行仿真：集总近似、单独层表示、小块层建模、详细铜路径和区域建模。下面就从好的PCB设计布局进行分析。

一、PCB有15个散热过孔

分析结果表明，热接点最高温度是45°C，0.87W通过4脚传导到了PCB的顶层。剩余的0.13W通过引脚1、2、3传导到了热接点以外或通过对流散发。0.60W通过了15个散热过孔传导到了热界面材料（TIM），其对散热过孔的利用比较有效。

在不好的布局例子中，基座有15个散热通孔。分析结果表明，热接点最高温度是64.6°C，传导到PCB顶层的热量是0.69W，剩下的0.31W通过引脚1、2、3传导到了热接点以外或通过对流散发。只有0.40W通过了15个散热过孔传导到了热界面材料（TIM）。其对散热过孔的利用非常低效。

二、PCB有10个散热过孔基座

分析结果表明，热接点最高温度是45.5°C (+0.5°C)，0.87W通过第4脚传导到了PCB的顶层。剩余的0.13W通过引脚1、2、3传导到了热接点以外或通过对流散发。0.57W通过了10个散热过孔传导到了热界面材料（TIM），跟前一个好的设计效果接近，但使用了更少的散热过孔。

在不好的布局例子中，使用了9个导热过孔，而不是15个。分析结果表明，热接点的最高温度达65.1°C，提高了0.5°C。0.69W传导到了PCB顶层，剩下的0.31W通过引脚1、2、3传导到了热接点以外或通过对流散发。只有0.39W通过了9个散热过孔传导到了热界面材料（TIM）。移除6个散热过孔并没有什么影响( T = 0.5°C)。

三、再将散热过孔的数量减少到5个

分析结果表明，热接点最高温度是46.6°C (+1.6°C)，0.87W通过第4脚传导到了PCB的顶层。剩余的0.13W通过引脚1、2、3传导到了热接点以外或通过对流散发。0.48W通过了5个散热过孔传导到了热界面材料（TIM），我们可以得出结论，使用更少的过孔没有益处。

有了这个结论以后，我们可以进一步改进10个导热过孔的好的PCB设计布局。分析结果表明，热接点最高温度是42.9°C (-2.1°C)，0.90W通过第4脚传导到了PCB的顶层。剩余的0.10W通过引脚1、2、3传导到了热接点以外或通过对流散发。0.71W通过了10个散热过孔传导到了热界面材料（TIM）。

PCB顶层对于IC散热最为有效；因此，必须防止热源到散热过孔之间的热传导瓶颈。散热过孔必须放置在距离热源最近的地方。