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印制電路板（PCB）熱設計 ( 簡體 字) |
| 作者：黃智偉,黃國玉,李月華 | 類別：1. -> 電子工程 -> 電子電氣 |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 54332
詢問書籍請說出此書號！【缺書】
NT售價： 345 元 |
| 出版日：3/1/2021 |
| 頁數：236 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787121407444 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：電子設備的熱技術已經成為電子元器件、設備和系統可靠性研究的一項主要內容，包括熱分析、熱設計及熱測試。熱設計的主要作用是保證設備的功能、性能、壽命和安全性。熱設計主要包括兩個方面：一是如何控制熱源的發熱量；二是如何將熱源產生的熱量散出去。電子設備的熱設計可以分為系統級（Systems）、封裝級（Packages）和元器件級（Components）等多個層次。系統級熱設計主要包括電子設備機箱、框架等熱設計。封裝級熱設計主要包括電子模塊、PCB、散熱器等熱設計。元器件級熱設計主要包括內部結構、封裝形式等熱設計。
PCB是電子設備中不可缺少的重要組成部分。隨著集成電路的單位規模和功率越來越大，體積越來越小，開關速度越來越快，工作頻率越來越高，PCB的安裝密度越來越高，層數也越來越多，PCB上的電磁兼容性、信號完整性和電源完整性，以及熱設計等問題相互緊密地交織在一起。對一個正在從事PCB設計的工程師而言，在進行PCB設計時，需要考慮的問題也越來越多，要實現一個能夠滿足設計要求的PCB也變得越來越難。要設計一個能夠滿足要求的PCB，不僅需要理論支持，還需要工程實踐經驗。
本書是為從事電子產品設計的工程技術人員編寫的一本專門介紹PCB熱設計的基本知識、設計要求與方法的參考書。本書沒有大量的理論介紹和公式推導，而是從工程設計要求出發，通過介紹大量的PCB熱設計示例，圖文并茂地說明了PCB熱設計中的一些技巧與方法，以及應該注意的問題，具有很好的實用性。
本書共分6章。第1章是PCB熱設計基礎，介紹了熱傳遞的三種方式、熱設計的術語和定義、熱設計的基本要求與原則，以及熱設計仿真工具。第2章是元器件封裝的熱特性與PCB熱設計，介紹了元器件的封裝形式，與元器件封裝熱特性有關的一些參數，元器件封裝的熱阻模型和熱阻，元器件的最大功耗，元器件工作結溫與可靠性，功率SMD封裝的熱特性與PCB熱設計，裸露焊盤封裝IC的熱特性與PCB熱設計，LFPAK Power-SO8封裝結構與PCB熱設計，TO-263 THIN封裝、LLP封裝、VQFN-48封裝的熱特性與PCB熱設計，0.4mm PoP封裝的PCB熱設計。第3章是高導熱PCB的熱特性，介紹了高導熱PCB基板材料，金屬基PCB的熱特性、結構類型和介質材料，覆銅板用厚銅箔產品的規格和性能，不同疊層結構PCB的熱特性，導熱層厚度對PCB熱特性的影響，金屬基微波板制作的關鍵技術，高頻混壓多層板的熱特性，PCB埋銅的散熱方式，不同環境下PCB的熱特性，以及高密度互聯（HDI）PCB的熱特性。第4章是PCB散熱通孔（過孔）設計，介紹了過孔模型、PCB散熱通孔的熱導率、BGA封裝的散熱通孔設計、密集散熱通孔的熱性能。第5章是PCB熱設計示例，介紹了PCB熱設計的基本原則、PCB布局熱設計示例、電源PCB熱設計示例、LED PCB熱設計示例。第6章是PCB用散熱器，介紹了散熱器的選用原則、散熱器的熱特性、熱界面材料的熱特性、FPGA器件的散熱管理，以及TCFCBGA器件、數字信號處理器和高頻開關電源的散熱處理。
需要說明的是，由于本書重點介紹PCB熱設計技術，業內大量數據需要采用英制長度單位，所以這里先給出主要的轉換公式：1in（英寸）=25.4mm（毫米），1mil（千分之一英寸）= 0.0254mm。本書的部分數據有時直接用英制單位標注。
本書在編寫過程中，參考了大量的國內外著作和文獻資料，引用了一些國內外著作和文獻資料中的經典結論，參考并引用了Texas Instruments、Analog Devices、Maxim、Microchip Technology、Linear Technology、Infineon、Altera、Xilinx、Cree、Ohmite等公司提供的技術資料和應用筆記，得到了許多專家和學者的大力支持，聽取了多方面的意見和建議。南華大學黃國玉、李月華等人為本書的編寫也做了大量的工作，在此一并表示衷心的感謝。同時感謝2015年湖南省普通高校教學改革研究項目—“面向‘工業4.0’的電子信息類卓越工程師創新型人才培養模式的研究與實踐”（編號：235）課題組對本書編寫所做的大量工作和支持。
由于編者水平有限，書中不足之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。
黃智偉 于南華大學 |
內容簡介：全書共分6章，著重介紹了PCB熱設計基礎、元器件封裝的熱特性與PCB熱設計、高導熱PCB的熱特性、PCB散熱通孔（過孔）設計、PCB熱設計示例，以及PCB用散熱器。本書內容豐富，敘述詳盡清晰，圖文并茂，通過大量的設計示例說明PCB熱設計中的一些技巧與方法及應該注意的問題，實用性強。 |
目錄：第1章 PCB熱設計基礎 1
1.1 熱傳遞的三種方式 1
1.1.1 導熱 1
1.1.2 熱輻射 3
1.1.3 對流 4
1.2 熱設計的術語和定義 5
1.3 熱設計的基本要求與原則 7
1.3.1 熱設計的基本要求 7
1.3.2 熱設計的基本原則 8
1.3.3 冷卻方式的選擇 8
1.4 熱設計仿真工具 10
1.4.1 PCB的熱性能分析 10
1.4.2 熱仿真軟件FloTHERM 11
1.4.3 散熱仿真優化分析軟件ANSYS Icepak 12
1.4.4 ADI功耗與管芯溫度計算器 14
第2章 元器件封裝的熱特性與PCB熱設計 15
2.1 與元器件封裝熱特性有關的一些參數 15
2.1.1 熱阻 15
2.1.2 溫度 19
2.1.3 功耗 21
2.1.4 工作結溫與可靠性 24
2.2 功率SMD封裝的熱特性與PCB熱設計 27
2.2.1 功率SMD的結構形式 27
2.2.2 P-DSO-8-1封裝的熱特性與PCB設計 28
2.2.3 P-DSO-14-4封裝的熱特性與PCB設計 28
2.2.4 P-DSO-20-6（P-DSO-24-3，P-DSO-28-6）封裝的熱特性與PCB設計 29
2.2.5 P-DSO-20-10封裝的熱特性與PCB設計 30
2.2.6 P-DSO-36-10封裝的熱特性與PCB設計 31
2.2.7 P-TO252/263封裝的熱特性與PCB設計 32
2.2.8 SCT595封裝的熱特性與PCB設計 33
2.2.9 SOT223封裝的熱特性與PCB設計 34
2.3 裸露焊盤的熱特性與PCB熱設計 34
2.3.1 裸露焊盤簡介 34
2.3.2 裸露焊盤連接的基本要求 39
2.3.3 裸露焊盤散熱通孔的設計 41
2.3.4 裸露焊盤的PCB設計示例 43
2.4 LFPAK封裝結構與PCB熱設計 50
2.4.1 LFPAK封裝的結構形式 50
2.4.2 LFPAK封裝的熱特性 50
2.4.3 Power-SO8的PCB設計示例 52
2.5 TO-263封裝的熱特性與PCB熱設計 52
2.5.1 TO-263封裝的結構形式 52
2.5.2 TO-263封裝的熱特性 53
2.5.3 TO-263封裝的PCB熱設計 53
2.6 LLP封裝的熱特性與PCB熱設計 54
2.6.1 LLP封裝的結構形式 54
2.6.2 LLP封裝的PCB熱設計 55
2.6.3 散熱通孔對LLP熱阻θJA的影響 58
2.6.4 嵌入式銅散熱層對LLP熱阻θJA的影響 59
2.6.5 在4層和2層JEDEC板上的θJA 60
2.7 VQFN-48封裝的熱特性與PCB熱設計 61
2.7.1 VQFN-48封裝的熱特性 61
2.7.2 VQFN-48封裝的PCB熱設計 62
2.8 0.4mm PoP封裝的PCB熱設計 63
2.8.1 0.4mm PoP封裝的結構形式 63
2.8.2 PoP封裝的布線和層疊 64
2.8.3 Beagle板OMAP35x處理器部分PCB設計示例 65
第3章 高導熱PCB的熱特性 69
3.1 高導熱PCB基板材料簡介 69
3.1.1 陶瓷基板 69
3.1.2 金屬基板 70
3.1.3 有機樹脂基板 70
3.1.4 高輻射率基板 72
3.1.5 散熱基板的絕緣層材料 72
3.2 金屬基PCB的熱特性分析 73
3.2.1 不同尺寸銅基的熱特性 73
3.2.2 不同銅基形狀的熱特性 75
3.2.3 不同銅基間距的熱特性 75
3.3 金屬基PCB的結構類型和介質材料 76
3.3.1 金屬基PCB的結構類型 76
3.3.2 金屬基PCB的導熱性黏結介質材料 77
3.3.3 金屬基PCB用填料 80
3.3.4 金屬基PCB生產中存在的問題及改進措施 80
3.4 覆銅板用厚銅箔的規格和性能 81
3.4.1 厚銅箔的主要規格 81
3.4.2 厚銅箔的主要性能要求 83
3.5 不同疊層結構PCB的熱特性比較 85
3.5.1 PCB結構形式 85
3.5.2 熱阻模型和軟件建模 86
3.5.3 不同層疊結構PCB的熱特性分析 88
3.6 導熱層厚度對PCB熱特性的影響 91
3.6.1 建立有限元分析模型 91
3.6.2 有限元仿真PCB溫度場分析 92
3.7 金屬基微波板制作的關鍵技術 93
3.7.1 板厚 93
3.7.2 孔金屬化 93
3.7.3 阻抗控制 94
3.7.4 最終表面鍍覆 94
3.8 高頻混壓多層板的熱特性 94
3.8.1 高頻混壓多層板散熱性能的局限與改善 94
3.8.2 局部混壓埋銅PCB 96
3.9 高密度互聯（HDI）PCB的熱特性 99
3.9.1 HDI PCB的結構形式和設計要求 99
3.9.2 影響HDI板耐熱性的主要因素 102
3.9.3 改善HDI板設計以提高其耐熱性 104
第4章 PCB散熱通孔（過孔）設計 108
4.1 過孔模型 108
4.1.1 過孔類型 108
4.1.2 過孔電容 108
4.1.3 過孔電感 109
4.1.4 過孔的電流模型 109
4.1.5 典型過孔的R、L、C參數 110
4.1.6 過孔焊盤與孔徑的尺寸 110
4.1.7 過孔與SMT焊盤圖形的關系 112
4.2 PCB散熱通孔的熱特性 114
4.2.1 不同覆銅量PCB的熱阻 114
4.2.2 散熱通孔的熱阻 115
4.2.3 未開孔區域的PCB熱阻 118
4.2.4 整個PCB的熱阻 119
4.2.5 散熱通孔的優化 119
4.3 BGA封裝的散熱通孔設計 120
4.3.1 BGA表面焊盤的布局和尺寸 121
4.3.2 BGA過孔焊盤的布局和尺寸 123
4.3.3 BGA信號線間隙和走線寬度 125
4.3.4 BGA的PCB層數 126
4.3.5 ?BGA封裝的布線方式和過孔 126
4.3.6 Xilinx公司推薦的焊盤過孔設計規則 127
4.4 密集散熱通孔的熱特性 129
4.4.1 不同板材密集散熱通孔的耐熱性能 129
4.4.2 影響PCB密集散熱通孔區分層的主要因素及優化 130
4.4.3 BGA密集散熱通孔耐熱性能影響因素分析 135
第5章 PCB熱設計示例 137
5.1 PCB熱設計的基本原則 137
5.1.1 PCB基材的選擇 137
5.1.2 元器件的布局 139
5.1.3 PCB的布線 141
5.2 PCB布局熱設計示例 143
5.2.1 均勻分布熱源的穩態傳導PCB的熱設計 143
5.2.2 鋁質散熱芯PCB的熱設計 145
5.2.3 多芯片雙面PCB的熱應力分析 146
5.2.4 板級電路熱分析及布局優化設計 149
5.2.5 PCB之間的合理間距設計 153
5.2.6 有限密閉空間內大功率電路板的熱設計 155
5.3 電源PCB熱設計示例 159
5.3.1 電源模塊的PCB熱設計 159
5.3.2 降壓調節器的PCB熱設計 162
5.4 LED PCB熱設計示例 164
5.4.1 不同散熱焊盤LED的安裝形式 164
5.4.2 PCB的熱阻 165
5.4.3 PCB散熱焊盤的設計 168
5.4.4 LED安裝間距對熱串擾的影響 171
5.4.5 銅導線尺寸對散熱的影響 172
5.4.6 散熱通孔對熱阻的影響 172
5.4.7 FR-4板厚度和導線尺寸對熱阻的影響 175
5.4.8 PCB導線對熱阻的影響 176
5.4.9 MCPCB介質熱導率對熱阻的影響 179
5.4.10 Cree公司推薦的FR-4 PCB布局 180
第6章 PCB用散熱器 185
6.1 散熱器的選用原則 185
6.1.1 散熱器的種類 185
6.1.2 散熱器的一些標準 187
6.1.3 散熱器選用的基本原則 188
6.2 散熱器的熱特性分析 189
6.2.1 散熱器熱阻模型的建立 189
6.2.2 不同表面積散熱器的熱特性 192
6.2.3 輻射對真空中元器件散熱的影響 193
6.3 熱界面材料的熱特性 195
6.3.1 熱界面材料的選擇 195
6.3.2 熱界面材料溫升與壓強的關系 197
6.3.3 真空環境下的界面熱阻 197
6.3.4 不同熱界面材料對接觸熱阻的影響 199
6.4 FPGA器件的散熱管理 200
6.4.1 帶散熱器的器件熱電路模型 200
6.4.2 確定是否需要使用散熱器 202
6.4.3 散熱器的安裝方法 204
6.5 TCFCBGA器件的散熱處理 207
6.5.1 TCFCBGA的封裝形式 207
6.5.2 TCFCBGA封裝的散熱 207
6.5.3 小熱源器件的散熱器選擇 209
6.5.4 返修或拆除散熱器 209
6.6 數字信號處理器散熱處理 210
6.6.1 熱分析模型 210
6.6.2 散熱器的選擇 211
6.7 高頻開關電源的散熱處理 213
參考文獻 217 |
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