PCB设计中FR4的散热

2020-03-24

在PCB设计中，对PCB的温度要管理(lǐ)要求很(hěn)高。本文(wén)介绍PCB设计中FR4（环氧玻璃布层压板）的散热问题。

FR4 PCB的最高温度是多(duō)少？

如你所知，FR4表示PCB的阻燃F4属性的等级。FR4 PCB由多(duō)层玻璃纤维环氧层压材料制成。由于FR4 PCB的物(wù)理(lǐ)特性一致，因此在制造商(shāng)中是首先选择。

FR4 PCB暴露在高温下非常坚固，但在一定温度下，其物(wù)理(lǐ)性能(néng)会发生变化。FR4的耐热特性由Tg或玻璃化转变温度表示，在该温度下它从固态变為(wèi)柔软和橡胶态。通常，FR4 PCB的额定Tg為(wèi)130°C。

换句话说，如果将额定温度為(wèi)130°C的PCB加热到其玻璃化转变温度以上，它将失去其固态形式。不仅你的机械结构不稳定，而且超过额定Tg时PCB的電(diàn)性能(néng)也会下降。这就是為(wèi)什么在為(wèi)石油和天然气以及汽車(chē)等温度超过典型Tg值的应用(yòng)设计PCB时，必须考虑fr4温度的重要性。

中高TG-PCB：超出典型的FR4温度

如果应用(yòng)程序要求Tg值更高的PCB，则需要选择中或高Tg的PCB。中Tg PCB通常温度超过150°C，而高Tg PCB额定温度超过170°C。Tg值较高的PCB还具有(yǒu)更好的耐湿性和耐化學(xué)性，以及在热条件下更坚固的物(wù)理(lǐ)结构。

除非另有(yǒu)说明，否则制造商(shāng)将使用(yòng)低Tg的PCB进行制造。中高Tg的PCB通常较為(wèi)昂贵。S1141和S1002-M等材料通常用(yòng)于生产高Tg PCB。由于较高的玻璃化转变温度，高Tg PCB的层压涉及大量热量。从价格上看，高TG的PCB价格更高。 一些应用(yòng)需要高Tg PCB。

PCB设计高温度下FR4时的重要注意事项

一个常见的错误是将PCB的工作温度作為(wèi)其tG值的基础。选择正确的FR4 PCB时，你应始终分(fēn)配至少20°C的余量。例如，较低的Tg FR4為(wèi)130°C，应具有(yǒu)110°C的工作温度极限。

作為(wèi)PCB设计师，你需要了解设计中的热调节技术。功率调节模块会发热，应采用(yòng)适当的散热技术。采用(yòng)散热片或散热通孔有(yǒu)助于防止热点过热，从而使PCB的温度超出其极限。

Tg额定值和PCB的工作温度并不是决定其在高温环境下功能(néng)的因素。在PCB设计中还必须考虑单个组件的工作温度限制。散热器有(yǒu)助于调节散热。

例如，军事级，汽車(chē)级和扩展级温度组件比商(shāng)业级或消费级组件具有(yǒu)更宽的温度容限。尽管具有(yǒu)较高温度承受能(néng)力的组件价格昂贵，但它们对于确保PCB電(diàn)路在现场的可(kě)靠性至关重要。

对于微控制器，应注意降低系统时钟通常会增加其工作温度极限。

為(wèi)了优化设计并避免FR4温度，你可(kě)以外包你的PCB设计项目。上海韬放電(diàn)子提供专业的PCB设计服務(wù)，如果您有(yǒu)这方面的需求，请与我们联系。