在 PCB 上添加散热装置会增加电阻吗?

电器工程 电路板 反抗
2022-01-14 08:31:41

我刚刚开始 PCB 设计(为了好玩),遇到了一个叫做散热的术语。它增加了热阻,因此可以轻松焊接组件。但据我所知,热阻和电阻始终是相关的。那么热释放是否也会以任何方式增加电阻?如果不是,我犯了什么错误?这听起来可能很愚蠢,但我无法忘记它。

3个回答

散热焊盘本质上是与平面(例如接地层)的铜连接较少的焊盘。

一个普通的焊盘可以简单地在所有方向上连接,阻焊层暴露要焊接的区域。然而,铜平面随后充当巨大的散热器,这会使焊接变得困难,因为它要求您将烙铁保持在焊盘上的时间更长,并有损坏组件的风险。

通过减少铜连接,您可以限制传递到平面的热量。当然,随着铜传导路径的减少,您也会拥有更大的电阻。与热导率的降低相比,电阻的增加是微不足道的。

这不应该是一个问题,除非焊盘承载高电流,以至于四个迹线(在标准散热片上)一起不足以承载电流;或者如果它用于高频信号,其中热释放可能会导致不需要的电感。

只是为了显示普通与散热垫的视觉效果:

正常与散热 PCB 焊盘

左侧的焊盘在所有方向都连接到铜平面(绿色),而右侧的焊盘已经蚀刻掉了铜,因此只有四个“迹线”将其连接到平面。


只是为了好玩,我使用了一个跟踪电阻计算器来估计电阻差异实际上可能是多少。

考虑散热垫。如果我们假设四个“走线”的宽度为 10 mil (0.010"),并且从焊盘到平面的长度约为 10 mil,那么它们中的每一个都具有大约 486μΩ 的电阻。

并联的四个“电阻器”会给我们一个总电阻:

$$R_{总计} = \frac{1}{\frac{1}{486\mu\Omega} \cdot 4} = \frac{486\mu\Omega}{4} = 121.5 \mu \Omega$$

如果我们将热释放产生的一个空白空间近似为相当于大约三个这样的痕迹,我们总共有 16 个:

$$R_{total} = \frac{486\mu\Omega}{16} = 30.375 \mu \Omega$$

请记住,这些值分别是微欧姆或 \$0.0001215\$ 和 \$0.000030375\$ 欧姆。因此粗略估计,我们两个假设的焊盘之间的电阻差仅为 91.125μΩ。

另一方面,热性能明显不同。我不是很了解导热系数公式,所以我不会尝试计算它。但我可以根据经验告诉你,焊接一个与另一个是非常明显的。

假定 1 盎司铜层计算的值。

使用散热的另一个好处是,当您出于更换或其他原因需要从 PCB 上移除组件时。将焊接到没有热释放但连接到平面或浇注的焊盘上的引线拆焊要困难得多。任何对您设计的电路板进行改造的人都会欣赏您对使用散热片的体贴。在射频工作中,热辐条的电感可以忽略不计,直到您达到非常高的频率,10 千兆赫或更高的频率,其中使用明显不同的连接方法,并且通孔主要用于将接地层连接在一起(间隔小于预期频率的一个波长分开并缝合在平面或倾倒的周围)不路由信号通过。(如果你尝试,你总能找到任何“规则”的例外,

每条规则都有例外。好问题。楼上的好答案。我通常将“直接连接”用于通孔和焊盘到平面。除非有需要焊接的通孔元件。因此,对于连接器、电阻器、电容器等通孔组件,如果它们连接到平面,请使用散热装置。请注意,大迹线可能会成为“热平面”。对于 SMT 组件,我使用“直接连接”,因为我假设电路板是在烤箱中通过回流焊组装的。烤箱控制整个电路板的温度,因此散热对组装没有帮助。出于可靠性原因,我不建议手工组装 SMT。手工焊接电容器相对容易破解。即使对于训练有素的装配工也是如此。维修是次要问题。大多数情况下,电路板被报废。或者应该是。