電子設(shè)備只要有電流流過，能量損耗都會(huì)表現(xiàn)為熱量，損耗越大，產(chǎn)生的熱量就越多。如今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)的越來越微小緊湊，在半導(dǎo)體器件中，柵極已縮小至納米尺寸，單個(gè)裸片現(xiàn)在可以包含由數(shù)十億個(gè)晶體管形成的數(shù)百萬個(gè)柵極，對(duì)散熱更是一個(gè)考驗(yàn)。

過熱對(duì)半導(dǎo)體的影響

半導(dǎo)體材料由于電遷移效應(yīng)而隨溫度變化，超出設(shè)備的溫度限制，設(shè)備的性能會(huì)降低。另外，半導(dǎo)體依靠鍵合連接，如果暴露在高溫下，鍵合的完整性會(huì)受到損害。 半導(dǎo)體器件通常由絕緣基板上的芯片組成，過熱會(huì)使半導(dǎo)體器件內(nèi)有不同層次的變形，減短使用壽命；或因封裝材料的膨脹而在芯片上施加應(yīng)力，導(dǎo)致設(shè)備過早失效，從而對(duì)可靠性產(chǎn)生不利影響，所以工作溫度越高，可靠性越低。

散熱解決方案

典型的PCB散熱方法是被動(dòng)冷卻，在空間和組件允許的情況下，在半導(dǎo)體下方和周圍放置低熱阻的銅片帶走器件的熱量，并將其散布到PCB板的其他部位。

半導(dǎo)體散熱的另一種方式是安裝散熱器，散熱器一般是鋁制結(jié)構(gòu)，基板上覆蓋有鰭片，以最大程度地增加表面積，然后依靠空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)將熱量散發(fā)出去。與第一種方式相比，熱量可以更有效地從設(shè)備散發(fā)出去。

如果散熱器也無法散發(fā)多余的熱量，可加裝風(fēng)扇強(qiáng)制氣流散熱。優(yōu)點(diǎn)是增加空氣對(duì)流加快熱傳播速度，缺點(diǎn)是這種布置會(huì)將灰塵和污染物吸入設(shè)備中，可能會(huì)影響整體可靠性或潛在地降低散熱器的熱效率。 

如果空間有限，另一種解決方案是熱管散熱。作為現(xiàn)成的材料，熱管提供了一種可靠且經(jīng)濟(jì)高效的方法，可將熱量從板上的熱點(diǎn)被動(dòng)轉(zhuǎn)移到較冷的位置。通常，熱管包含少量的吸熱液體，例如加壓的氮?dú)猓彼虮Ａ黧w吸收熱量并變成蒸氣，蒸氣沿著管道流向冷凝器，在這里，它凝結(jié)回液態(tài)，然后回到熱源重新循環(huán)。熱管的優(yōu)點(diǎn)是無源結(jié)構(gòu)，沒有活動(dòng)部件，也沒有維護(hù)要求。

其他解決方案包括使用液冷冷卻板或珀?duì)柼?yīng)冷卻板冷卻，但會(huì)增加成本和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

PCB散熱建議

1.為電路板提供自然通風(fēng)，使空氣自由地流過電路板的表面，可以最大程度地減少冷卻不均。

2.如果PCB安裝在外殼中，盡量選擇低熱阻材料制成的外殼；可以使用鰭，脊或簡(jiǎn)單凸起的設(shè)計(jì)最大程度地增加外殼的表面積。如果設(shè)備的外殼允許，可垂直調(diào)整PCB的方向，利用熱空氣上升和冷空氣下沉的原理，增加自然對(duì)流的氣流速率。

3.如果加裝風(fēng)扇，需將風(fēng)扇放置在任何自然對(duì)流通道的一端，確保空氣自由流動(dòng)；另外，如果設(shè)備在有灰塵或污染物的地方運(yùn)行，需安裝過濾器。