使用散热器会带哪些坑

对于单板而言，热量传递有导热，对流换热以及辐射换热三种方式，在终端设备散热过程中，这三种方式都有发生。对于芯片而言，主要有以下三个途径：

1.die热量通过封装材料传导到器件表面后对流散热，低导热的封装材料影响传热，当然我们有时候也会根据设计需要增加散热器；

2.die热量通过pad，封装材料和器件底面与PWB之间的空气层后，传递到PWB散热；

3.die热量通过lead Frame和die之间是极细的键合线，因此die和Lead frame之间存在很大的导热热阻，这会限制管脚散热。

随着芯片越做越小，对散热的要求也越来越高，方式1和方式2变得越来越通用，而通过方式1往往需要散热器的配合使用。

我们在前面的文章中也提到过，共模干扰分为电流驱动型，电压驱动型和电磁耦合型。而散热器不接地属于共模干扰的电压驱动型。通常在使用散热器时，需要将散热器接地，这样可以大大减少EMI问题，因为大地为共模干扰提供了低阻抗路径，当然了，地的阻抗要低。不然会引起地弹现象，引发新的干扰问题。

根据散热器的长宽高比例不同，当散热器的高度达到电磁辐射波长的1/4长度时，会形成单极子天线。随着器件开关频率的提高，引起的辐射EMI问题会越来越严重，图示为散热器与PCB地平面耦合电流分布图，图中Inoise为耦合电流，黑色柱子为接地点，接地点需要靠近耦合电流（减小环路面积），同时增加接地点（降低接地阻抗），使得更多噪声选择低阻抗的地平面作为回流路径，从而减少辐射到空间的电磁波，减小辐射的目的。

散热器的接地点和接地点数目都很好理解，但是接地点如何分布又是怎么样的，可以通过以下仿真获得，以下图为几种不同的节点方式：

通过仿真软件，可以看出：

1.在数量相同的情况下，180°接地柱比90°效果要好；

2.散热器接地点数目越多，对辐射抑制效果越好。

在实际产品散热设计中，我们为了增加导热性能，往往需要使用导热胶填充散热器与元器件之间的间隙，增加接触面积，减小热阻，导热胶是一种介电常数大于1的绝缘材料，在芯片与散热器之间使用散热胶后，电容的计算公式：

介电常数增加，电容C增大，根据不考虑损耗情况下的阻抗公式：Z=L/C,开根，可以看出，C越大，阻抗越小，电磁波越容易通过散热器，增加了对外辐射的能量。

总结：

1.接地点成180°设计排列可获得更好的效果；

2.尽可能的增加接地点的数目；

3.热其实也是一种电磁波，良好的散热设计可能会带来EMI问题，这个时候需要考虑给EMI提供比散热器更好的回路路径，这个就好比信号完整性问题跟EMI问题可能在某些方面对立存在的，从EMI角度来看，电感应该是放置在最靠近信号输出端，但是从信号完整性角度考虑，为了减小传播路径的耦合干扰，需要将电感放置在插座端/接收端，不过解决方法永远比问题多，我们还是可以考虑电感放置在插座端，因为相对于板间的干扰，外界的干扰才是最难评估的。

审核编辑 ：李倩