基本信息

• 商品名：[正版图书]印制电路板（PCB）热设计
• ISBN：9787121407444
• 定价：69
• 出版社：电子工业出版社
• 作者：黄智伟，等

参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2021-03-01
• 印刷时间：
• 版次：1
• 印次：1
• 包装：平装
• 开本：16开
• 用纸：胶版纸
• 页数：236
• 字数：377600

内容简介

全书共分6章，着重介绍了PCB热设计基础、元器件封装的热特性与PCB热设计、高导热PCB的热特性、PCB散热通孔（过孔）设计、PCB热设计示例，以及PCB用散热器。本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，通过大量的设计示例说明PCB热设计中的一些技巧与方法及应该注意的问题，实用性强。

前言序言

电子设备的热技术已经成为电子元器件、设备和系统可靠性研究的一项主要内容，包括热分析、热设计及热测试。热设计的主要作用是保证设备的功能、性能、寿命和安全性。热设计主要包括两个方面：一是如何控制热源的发热量；二是如何将热源产生的热量散出去。电子设备的热设计可以分为系统级（Systems）、封装级（Packages）和元器件级（Components）等多个层次。系统级热设计主要包括电子设备机箱、框架等热设计。封装级热设计主要包括电子模块、PCB、散热器等热设计。元器件级热设计主要包括内部结构、封装形式等热设计。

PCB是电子设备中不可缺少的重要组成部分。随着集成电路的单位规模和功率越来越大，体积越来越小，开关速度越来越快，工作频率越来越高，PCB的安装密度越来越高，层数也越来越多，PCB上的电磁兼容性、信号完整性和电源完整性，以及热设计等问题相互紧密地交织在一起。对一个正在从事PCB设计的工程师而言，在进行PCB设计时，需要考虑的问题也越来越多，要实现一个能够满足设计要求的PCB也□得越来越难。要设计一个能够满足要求的PCB，不仅需要理论支持，还需要工程实践经验。

本书是为从事电子产品设计的工程技术人员编写的一本专门介绍PCB热设计的基本知识、设计要求与方法的参考书。本书没有大量的理论介绍和公式推导，而是从工程设计要求出发，通过介绍大量的PCB热设计示例，图文并茂地说明了PCB热设计中的一些技巧与方法，以及应该注意的问题，具有很好的实用性。

本书共分6章。□□章是PCB热设计基础，介绍了热传递的三种方式、热设计的术语和定义、热设计的基本要求与原则，以及热设计仿真工具。第□章是元器件封装的热特性与PCB热设计，介绍了元器件的封装形式，与元器件封装热特性有关的一些参数，元器件封装的热阻模型和热阻，元器件的□大功耗，元器件工作结温与可靠性，功率SMD封装的热特性与PCB热设计，裸露焊盘封装IC的热特性与PCB热设计，LFPAK Power-SO8封装结构与PCB热设计，TO-□63 THIN封装、LLP封装、VQFN-48封装的热特性与PCB热设计，0.4mm PoP封装的PCB热设计。第3章是高导热PCB的热特性，介绍了高导热PCB基板材料，金属基PCB的热特性、结构类型和介质材料，覆铜板用厚铜箔产品的规格和性能，不同叠层结构PCB的热特性，导热层厚度对PCB热特性的影响，金属基微波板制作的关键技术，高频混压多层板的热特性，PCB埋铜的散热方式，不同环境下PCB的热特性，以及高密度互联（HDI）PCB的热特性。第4章是PCB散热通孔（过孔）设计，介绍了过孔模型、PCB散热通孔的热导率、BGA封装的散热通孔设计、密集散热通孔的热性能。第5章是PCB热设计示例，介绍了PCB热设计的基本原则、PCB布□热设计示例、电源PCB热设计示例、LED PCB热设计示例。第6章是PCB用散热器，介绍了散热器的选用原则、散热器的热特性、热界面材料的热特性、FPGA器件的散热管理，以及TCFCBGA器件、数字信号处理器和高频开关电源的散热处理。

需要说明的是，由于本书重点介绍PCB热设计技术，业内大量数据需要采用英制长度单位，所以这里先给出主要的转换公式：1in（英寸）=□5.4mm（毫米），1mil（千分之一英寸）= 0.0□54mm。本书的部分数据有时直接用英制单位标注。

本书在编写过程中，参考了大量的国内外著作和文献资料，引用了一些国内外著作和文献资料中的经典结论，参考并引用了Texas Instruments、Analog Devices、Maxim、Microchip Technology、Linear Technology、Infineon、Altera、Xilinx、Cree、Ohmite等公司提供的技术资料和应用笔记，得到了许多专家和学者的大力支持，听取了多方面的意见和建议。南华大学黄国玉、李月华等人为本书的编写也做了大量的工作，在此一并表示衷心的感谢。同时感谢□015年湖南省普通高校教学改革研究项目—“面向‘工业4.0’的电子信息类卓越工程师创新型人才培养模式的研究与实践”（编号：□35）课题组对本书编写所做的大量工作和支持。

由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请各位读者批评指正。

黄智伟 于南华大学

目录

□□章 PCB热设计基础 1
1．1 热传递的三种方式 1
1．1．1 导热 1
1．1．□ 热辐射 3
1．1．3 对流 4
1．□ 热设计的术语和定义 5
1．3 热设计的基本要求与原则 7
1．3．1 热设计的基本要求 7
1．3．□ 热设计的基本原则 8
1．3．3 冷却方式的选择 8
1．4 热设计仿真工具 10
1．4．1 PCB的热性能分析 10
1．4．□ 热仿真软件FloTHERM 11
1．4．3 散热仿真优化分析软件ANSYS Icepak 1□
1．4．4 ADI功耗与管芯温度计算器 14
第□章 元器件封装的热特性与PCB热设计 15
□．1 与元器件封装热特性有关的一些参数 15
□．1．1 热阻 15
□．1．□ 温度 19
□．1．3 功耗 □1
□．1．4 工作结温与可靠性 □4
□．□ 功率SMD封装的热特性与PCB热设计 □7
□．□．1 功率SMD的结构形式 □7
□．□．□ P-DSO-8-1封装的热特性与PCB设计 □8
□．□．3 P-DSO-14-4封装的热特性与PCB设计 □8
□．□．4 P-DSO-□0-6（P-DSO-□4-3，P-DSO-□8-6）封装的热特性与PCB设计 □9
□．□．5 P-DSO-□0-10封装的热特性与PCB设计 30
□．□．6 P-DSO-36-10封装的热特性与PCB设计 31
□．□．7 P-TO□5□/□63封装的热特性与PCB设计 3□
□．□．8 SCT595封装的热特性与PCB设计 33
□．□．9 SOT□□3封装的热特性与PCB设计 34
□．3 裸露焊盘的热特性与PCB热设计 34
□．3．1 裸露焊盘简介 34
□．3．□ 裸露焊盘连接的基本要求 39
□．3．3 裸露焊盘散热通孔的设计 41
□．3．4 裸露焊盘的PCB设计示例 43
□．4 LFPAK封装结构与PCB热设计 50
□．4．1 LFPAK封装的结构形式 50
□．4．□ LFPAK封装的热特性 50
□．4．3 Power-SO8的PCB设计示例 5□
□．5 TO-□63封装的热特性与PCB热设计 5□
□．5．1 TO-□63封装的结构形式 5□
□．5．□ TO-□63封装的热特性 53
□．5．3 TO-□63封装的PCB热设计 53
□．6 LLP封装的热特性与PCB热设计 54
□．6．1 LLP封装的结构形式 54
□．6．□ LLP封装的PCB热设计 55
□．6．3 散热通孔对LLP热阻θJA的影响 58
□．6．4 嵌入式铜散热层对LLP热阻θJA的影响 59
□．6．5 在4层和□层JEDEC板上的θJA 60
□．7 VQFN-48封装的热特性与PCB热设计 61
□．7．1 VQFN-48封装的热特性 61
□．7．□ VQFN-48封装的PCB热设计 6□
□．8 0．4mm PoP封装的PCB热设计 63
□．8．1 0．4mm PoP封装的结构形式 63
□．8．□ PoP封装的布线和层叠 64
□．8．3 Beagle板OMAP35x处理器部分PCB设计示例 65
第3章 高导热PCB的热特性 69
3．1 高导热PCB基板材料简介 69
3．1．1 陶瓷基板 69
3．1．□ 金属基板 70
3．1．3 有机树脂基板 70
3．1．4 高辐射率基板 7□
3．1．5 散热基板的绝缘层材料 7□
3．□ 金属基PCB的热特性分析 73
3．□．1 不同尺寸铜基的热特性 73
3．□．□ 不同铜基形状的热特性 75
3．□．3 不同铜基间距的热特性 75
3．3 金属基PCB的结构类型和介质材料 76
3．3．1 金属基PCB的结构类型 76
3．3．□ 金属基PCB的导热性黏结介质材料 77
3．3．3 金属基PCB用填料 80
3．3．4 金属基PCB生产中存在的问题及改进措施 80
3．4 覆铜板用厚铜箔的规格和性能 81
3．4．1 厚铜箔的主要规格 81
3．4．□ 厚铜箔的主要性能要求 83
3．5 不同叠层结构PCB的热特性比较 85
3．5．1 PCB结构形式 85
3．5．□ 热阻模型和软件建模 86
3．5．3 不同层叠结构PCB的热特性分析 88
3．6 导热层厚度对PCB热特性的影响 91
3．6．1 建立有限元分析模型 91
3．6．□ 有限元仿真PCB温度场分析 9□
3．7 金属基微波板制作的关键技术 93
3．7．1 板厚 93
3．7．□ 孔金属化 93
3．7．3 阻抗控制 94
3．7．4 □终表面镀覆 94
3．8 高频混压多层板的热特性 94
3．8．1 高频混压多层板散热性能的□限与改善 94
3．8．□ □部混压埋铜PCB 96
3．9 高密度互联（HDI）PCB的热特性 99
3．9．1 HDI PCB的结构形式和设计要求 99
3．9．□ 影响HDI板耐热性的主要因素 10□
3．9．3 改善HDI板设计以提高其耐热性 104
第4章 PCB散热通孔（过孔）设计 108
4．1 过孔模型 108
4．1．1 过孔类型 108
4．1．□ 过孔电容 108
4．1．3 过孔电感 109
4．1．4 过孔的电流模型 109
4．1．5 典型过孔的R、L、C参数 110
4．1．6 过孔焊盘与孔径的尺寸 110
4．1．7 过孔与SMT焊盘图形的关系 11□
4．□ PCB散热通孔的热特性 114
4．□．1 不同覆铜量PCB的热阻 114
4．□．□ 散热通孔的热阻 115
4．□．3 未开孔区域的PCB热阻 118
4．□．4 整个PCB的热阻 119
4．□．5 散热通孔的优化 119
4．3 BGA封装的散热通孔设计 1□0
4．3．1 BGA表面焊盘的布□和尺寸 1□1
4．3．□ BGA过孔焊盘的布□和尺寸 1□3
4．3．3 BGA信号线间隙和走线宽度 1□5
4．3．4 BGA的PCB层数 1□6
4．3．5 ?BGA封装的布线方式和过孔 1□6
4．3．6 Xilinx公司推荐的焊盘过孔设计规则 1□7
4．4 密集散热通孔的热特性 1□9
4．4．1 不同板材密集散热通孔的耐热性能 1□9
4．4．□ 影响PCB密集散热通孔区分层的主要因素及优化 130
4．4．3 BGA密集散热通孔耐热性能影响因素分析 135
第5章 PCB热设计示例 137
5．1 PCB热设计的基本原则 137
5．1．1 PCB基材的选择 137
5．1．□ 元器件的布□ 139
5．1．3 PCB的布线 141
5．□ PCB布□热设计示例 143
5．□．1 均匀分布热源的稳态传导PCB的热设计 143
5．□．□ 铝质散热芯PCB的热设计 145
5．□．3 多芯片双面PCB的热应力分析 146
5．□．4 板级电路热分析及布□优化设计 149
5．□．5 PCB之间的合理间距设计 153
5．□．6 有限密闭空间内大功率电路板的热设计 155
5．3 电源PCB热设计示例 159
5．3．1 电源模块的PCB热设计 159
5．3．□ 降压调节器的PCB热设计 16□
5．4 LED PCB热设计示例 164
5．4．1 不同散热焊盘LED的安装形式 164
5．4．□ PCB的热阻 165
5．4．3 PCB散热焊盘的设计 168
5．4．4 LED安装间距对热串扰的影响 171
5．4．5 铜导线尺寸对散热的影响 17□
5．4．6 散热通孔对热阻的影响 17□
5．4．7 FR-4板厚度和导线尺寸对热阻的影响 175
5．4．8 PCB导线对热阻的影响 176
5．4．9 MCPCB介质热导率对热阻的影响 179
5．4．10 Cree公司推荐的FR-4 PCB布□ 180
第6章 PCB用散热器 185
6．1 散热器的选用原则 185
6．1．1 散热器的种类 185
6．1．□ 散热器的一些标准 187
6．1．3 散热器选用的基本原则 188
6．□ 散热器的热特性分析 189
6．□．1 散热器热阻模型的建立 189
6．□．□ 不同表面积散热器的热特性 19□
6．□．3 辐射对真空中元器件散热的影响 193
6．3 热界面材料的热特性 195
6．3．1 热界面材料的选择 195
6．3．□ 热界面材料温升与压强的关系 197
6．3．3 真空环境下的界面热阻 197
6．3．4 不同热界面材料对接触热阻的影响 199
6．4 FPGA器件的散热管理 □00
6．4．1 带散热器的器件热电路模型 □00
6．4．□ 确定是否需要使用散热器 □0□
6．4．3 散热器的安装方法 □04
6．5 TCFCBGA器件的散热处理 □07
6．5．1 TCFCBGA的封装形式 □07
6．5．□ TCFCBGA封装的散热 □07
6．5．3 小热源器件的散热器选择 □09
6．5．4 返修或拆除散热器 □09
6．6 数字信号处理器散热处理 □10
6．6．1 热分析模型 □10
6．6．□ 散热器的选择 □11
6．7 高频开关电源的散热处理 □13
参考文献 □17

作者简介

黄智伟（195□.08―），曾担任衡阳市电子□□□所长、南华大学教授、衡阳市专家委员会委员，获评南华大学师德标兵，主持和参与完成“计算机无线数据通讯网卡”等科研课题□0多项，申请专利8项，拥有软件著作权□项，发表论文1□0多篇，出版图书多部。