五、單板強(qiáng)化散熱措施
1、PWB熱特性
1）FR4導(dǎo)熱系數(shù)0.3W /(m*K),銅導(dǎo)熱系數(shù)380W /(m*K)。
2）PWB是FR4和銅組成的分層復(fù)合結(jié)構(gòu)，由于Cu與基材導(dǎo)熱性能的差 異，多層PCB基板導(dǎo)熱特性為各向異性，整體的導(dǎo)熱系數(shù)是各向異性 的，相似的材料如石墨、木材。
3）在PWB平面方向?qū)嵯禂?shù)高，一般范圍在10～45W/(m*K)
4）在PWB法線方向?qū)嵯禂?shù)很低，0.3W /(m*K)附近。
2、PWB強(qiáng)化散熱措施
針對PWB的特點(diǎn)，PWB強(qiáng)化散熱的核心思路為：
1、把器件的熱量傳遞到PWB內(nèi)部，減少器件向PWB的傳熱熱 阻，可采取的強(qiáng)化散熱措施是：在單板上打過孔?在單板表面鋪銅皮
2、把PWB一點(diǎn)積聚的熱量（從器件傳入的）擴(kuò)散到整體PWB 的表面，再通過對流和輻射傳遞到外界環(huán)境中，可采取的板 級強(qiáng)化散熱措施是：?
增加單板含銅量，降低熱量在單板平面方向傳遞的擴(kuò)展 熱阻。
1）散熱過孔設(shè)計(jì)
散熱過孔主要作用是層與層之間的熱連接以及增加法向上的導(dǎo)熱能力。
單考慮過孔是沒有意義的，因?yàn)闊崃勘仨殢乃闹軈R集到過孔的位置，因此必 須考慮過孔區(qū)域整體的傳熱情況。
單純從導(dǎo)熱系數(shù)的分析看，是否塞孔 對導(dǎo)熱系數(shù)影響很小。
? 不塞孔容易產(chǎn)生漏錫，焊接面有空穴。 焊錫漏到背面影響平整度。
? 從實(shí)際的熱測試對比看，三種處理方 式的散熱效果排序?yàn)椋?br />
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塞焊錫>塞阻焊>不塞孔
PWB上設(shè)計(jì)有大量的過孔，但對于熱設(shè)計(jì)來說，真正起到散熱作用 的只有器件PAD底部的過孔和器件接地管腳旁邊的幾個(gè)過孔，這部分過 孔的設(shè)計(jì)就非常重要。過孔的作用是把器件的熱量傳遞到器件正下方的 PWB內(nèi)，并不能實(shí)現(xiàn)熱量在PWB內(nèi)的擴(kuò)散。增加過孔的數(shù)量可以降低器 件與PWB的傳熱熱阻，但是過孔達(dá)到一定量后對散熱的改進(jìn)幅度會(huì)降 低，另外過孔設(shè)計(jì)也收到單板工藝能力的限制，可以通過熱分析優(yōu)化確 定過孔的數(shù)量。熱設(shè)計(jì) http://www.93ssc.com
測試和分析研究表明，散熱最優(yōu)的過孔設(shè)計(jì)方案為：孔徑10～ 12mil，孔中心間距30～40mil，也可以根據(jù)器件的熱耗水平和溫度控 制要求對過孔數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化
PWB銅皮的作用是把局部傳入PWB的熱量擴(kuò)展到更大的范圍 內(nèi)，因此增加銅皮的厚度可以增強(qiáng)傳熱效果。PWB內(nèi)銅皮只有連續(xù) 的銅皮才能起到傳遞熱量的作用，因此需要注意銅皮的分割。
2）增加散熱銅箔的層數(shù)、銅箔厚度對于平面方向的導(dǎo)熱性能改善高于法向方向 上導(dǎo)熱性能的改善。
增加散熱銅皮面積，對底部散熱型器件的散熱能力增強(qiáng)。面積增加對器件散熱能力改善有效性有范圍。
板級流量管理技術(shù)
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局部交叉風(fēng)道技術(shù)，通過二次引入冷卻氣流強(qiáng)化后端級聯(lián)器件散熱，實(shí)現(xiàn)流量按需分配，降低單板上器件的級聯(lián)效 應(yīng)50％。該技術(shù)解決了UTP 40個(gè)雙層級聯(lián)光模塊的散熱難題，比原系統(tǒng)支持光模塊數(shù)量增加28個(gè)，友商尺寸規(guī)格單 板目前只支持24個(gè)光模塊的級聯(lián)使用。目前該項(xiàng)技術(shù)在數(shù)通NE40應(yīng)用，可以達(dá)到CISCO的出線陣列數(shù)量的最高水平。 光網(wǎng)6800高密排布單板中準(zhǔn)備應(yīng)用該技術(shù)。
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旁流抑制技術(shù)（Bypass Control Technology，BCT），通過開發(fā)漏斗形進(jìn)風(fēng)口、導(dǎo)流板等氣流管理模塊，實(shí)現(xiàn)對特 定器件區(qū)域的局部強(qiáng)化，以利用氣流的沖刷效應(yīng)達(dá)成改善HOTSPOT器件散熱的目的。該技術(shù)在滿足同等系統(tǒng)功耗條件 下，可降低風(fēng)量需求15%。該技術(shù)在光網(wǎng)6040系統(tǒng)LOM單板上應(yīng)用，使電源模塊溫度降低達(dá)25℃，解決瓶頸散熱問題 ； 數(shù)通NE40E－4系統(tǒng)Lanswitch單板采用該技術(shù)后光模塊殼溫對比降低達(dá)10℃，支撐數(shù)通單槽位450W散熱能力；
六、單板布局原則
1、基本原則
1）發(fā)熱器件應(yīng)盡可能分散布置，使 得單板表面熱耗均勻，有利于散熱。
2）不要使熱敏感器件或功耗大的器 件彼此靠近放置，使得熱敏感器件 遠(yuǎn)離高溫發(fā)熱器件，常見的熱敏感 的器件包括晶振、內(nèi)存、CPU等。
3）要把熱敏感元器件安排在最冷區(qū) 域。對自然對流冷卻設(shè)備，如果外 殼密封，要把熱敏感器件置于底 部，其它元器件置于上部；如果外 殼不密封，要把熱敏感器件置于冷 空氣的入口處。對強(qiáng)迫對流冷卻設(shè) 備，可以把熱敏感元器件置于氣流 入口處。
2、強(qiáng)迫風(fēng)冷的器件布局原則
1) 參考板內(nèi)流速分布特點(diǎn)進(jìn)行器件布局設(shè)計(jì)，在特定風(fēng)道內(nèi) 面積較大的單板表面流速不可避免存在不均勻問題，流速大的 區(qū)域有利于散熱，充分考慮這一因素進(jìn)行布局設(shè)計(jì)將會(huì)使單板 獲得較優(yōu)良的散熱設(shè)計(jì)。
2）對于通過PWB散熱的器件，由于依靠的是PWB的整體面積 來散熱，因此即使器件處于局部風(fēng)速低的區(qū)域內(nèi)，也并不一定 會(huì)有散熱問題，在進(jìn)行充分熱分析驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，沒有必要片 面要求單板表面風(fēng)速均勻。
3) 當(dāng)沿著氣流來流方向布置的一系列器件都需要加散熱器時(shí)，器件盡量 沿著氣流方向錯(cuò)列布置，可以降低上下游器件相互間的影響。如無法交錯(cuò) 排列，也需要避免將高大的元器件（結(jié)構(gòu)件等）放在高發(fā)熱元器件的上方。
4）對于安裝散熱器的器件，空氣流經(jīng)該器件時(shí)會(huì)產(chǎn)生繞流，對該器件兩 側(cè)的器件會(huì)起到換熱系數(shù)強(qiáng)化作用；對該器件下游的器件，換熱系數(shù)可 能會(huì)加強(qiáng)，也可能會(huì)減弱，因此對于被散熱器遮擋的器件需要給出特別 關(guān)注。
5）注意單板風(fēng)阻均勻化的問題：單板上器件盡量分散均勻布置，避免沿 風(fēng)道方向留有較大的空域，從而影響單板元器件的整體散熱效果。
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