Printed Circuit Boards  P113-P126
PCB板
PCB板一般是多层板,由绝缘材料(聚合体材料或FR4)构成和几层铜板构成
–用于安装IC芯片,否则需要上千个点对点的线路连接
单层板的元件安装在一边，铜线（导热体）在另一边两层板有铜层(导热体)，两边都有元件
多层板由几个两层板组成，在层与层之间有绝缘层
PCB板是用加热和加压的方法制成的硬板结构
多层PCB板通常有4-10个铜层
为了确保不同元件和铜层之间的电路连接, 在PCB板上凿出vias
vias可以凿穿整个PCB板或仅凿其中的几层
在多层板中, 一些铜层用于提供位置和电压,其它层则用来连接IC芯片
铜层的含量通常在10%到90%
铜层的厚度大约为35微米或每平方英尺含1oz铜
元件可以通过以下方式安装到PCB上:
–穿孔技术(THT)
–表面安装技术(SMT)
THT方法, pins通过孔到PCB另一面焊接
SMT方法, chips被焊接到PCB同一侧
FR4的热传导率为0.25 W/mK
铜的热传导率为388 W/mK
从热学建模角度来说, PCB板可以处理为具有各向异性热传导率的均匀材料
PCB模型必须定义沿板面和垂直于板面的传导率
沿板面的热传导率远大于垂直于板面的热传导率
沿板面的热传导率随着PCB板的铜层的数目的增加而大
垂直板面的热传导率也受到铜层数目的影响,但是变化不大,一般为0.3 W/mK

沿板面和垂直板面的传导率计算如下:
kin-plane= Σ(kiti) / Σti)
knormal= Σti/ Σ(ti/ki)
ki= fi*kcuor ki= kFR4
fi= 铜层含量
k = 层的热传导率(W/mK)
t = 层的厚度(m)
如果要求精度更高, PCB板还可以使用多个Plate进行建模:
–一个导热厚板作为FR4
–几个导热薄板作为铜层
例
铜层数= 8
每个铜层的厚度= 1 oz = 3.5e-5 m
FR4层的厚度= 1.453e-4 m
铜的导热率= 388 W/mK
FR4的导热率= 0.25 W/mK
沿板面的热传导率:
Kp= ((8*388*3.5e-5) + (9*0.25*1.453e-4))/1.588e-3= 68.6 W/mK
垂直板面的热传导率:
Kn= 1.588e-3/((8*3.5e-5/388) + (9*1.453e-4/0.25))= 0.303 W/mK

PCB板建模
PCB板可以用以下两种方法建模:
–详细模型
–紧凑模型
详细PCB板模型包括:
–一个FR4板(plate)或块(block)
–铜层作为导热薄板建模
紧凑PCB板模型包括:
–一个各向异性的板(plate)
–沿板面的热传导率远大于垂直于板面的热传导率
–铜层没有再单独建模

Icepak资料下载:  Icepak高级建模(456页).pdf

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