功率芯片焊盘上放多少个散热过孔才算是最优？计算告诉你答案-电路设计知识点

Part 01

前言

PCB常规的FR4材料的热导率较低（通常约为 0.3~0.4 W/m·K），这使得它在大功率电路应用中不利于功率芯片热量的快速散发。改善FR4 PCB热传导的一种性价比比较高的方法是在芯片热焊盘上添加热过孔。通过在PCB焊盘上添加热过孔，可以显著增强热传导路径，使热量更容易从功率芯片传递到空气中或散热器上。 那么一个焊盘放多少个过孔散热最合适呢？

Part 02

过孔热阻计算

单个热过孔的热阻计算可以用以下公式近似得到： 其中：

Rth是热阻（单位：K/W）

L是过孔的长度（也就是PCB的厚度，一般是1.6mm）

k是过孔内材料的热导率（铜的热导率k=400W/m/k）

A是过孔的横截面积

如果我们放置的热过孔直径d=0.3mm，那么过孔热阻Rth：

Rth=L/(k*A)=57℃/W

但是实际上上面的计算是有问题的，原因是我们按铜的热导率为400W/m/k，实际上焊盘为了可焊性考虑，一定不是纯铜，一般是镀锡，也就是SnAgCu焊层，其热阻典型值是58W/m/k，这样重新计算出过孔的热阻

Rth=L/(k*A)=391℃/W 如果我们在一个焊盘上放置M个过孔，那么热阻就会变成 Rth_1=Rth/M，比如我放置20个过孔，那么焊盘的热阻就变成了 Rth_1=391/20=19.55℃/W 放置50个过孔： Rth_1=391/50=7.82℃/W 放置100个过孔： Rth_1=391/100=3.91℃/W 可以发现，过孔越多，焊盘热阻的散热效果改善的已经越来越不明显了。

Part 03

总结

通过上面的计算我们发现，提高过孔散热能力有以下因素： 1.提高过孔孔径，比如0.3mm改为0.6mm， 2.增加过孔数量 需要注意的是，虽然过孔越多，散热越好，但是过孔数量越多，当过孔数量增加到一定程度，过孔数量增加对散热的改善已不再明显，此时我们就没必要增加继续增加过孔数量了。并且过孔数量增加会导致PCB成本增加，大量密集的通孔对PCB的机械强度也有影响，所以过孔还不能太过于密集，要保持合理间距（一般是1mm），所以我们需要合理放置过孔。

审核编辑 黄宇