IC packages rely on PCB 用於散熱。 In general, PCB is the main cooling method for high power semiconductor devices. A good PCB heat dissipation design has a great impact, it can make the system run well, but also can bury the hidden danger of thermal accidents. 小心處理 PCB 佈局、電路板結構和設備安裝有助於提高中高功率應用的散熱性能。

半導體製造商難以控制使用其設備的系統。 However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. 對於定制 IC 器件，系統設計人員通常與製造商密切合作，以確保系統滿足大功率器件的許多散熱要求。 This early collaboration ensures that the IC meets electrical and performance standards, while ensuring proper operation within the customer’s cooling system. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. 在這種情況下，我們只能使用一些通用指南來幫助實現更好的 IC 和系統被動散熱解決方案。

PCB如何設計散熱

常見的半導體封裝類型為裸焊盤或 PowerPADTM 封裝。 In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. 這種芯片焊盤在芯片加工過程中支撐芯片，同時也是器件散熱的良好散熱路徑。 When the packaged bare pad is welded to the PCB, heat is quickly exited from the package and into the PCB. The heat is then dissipated through the PCB layers into the surrounding air. 裸焊盤封裝通常通過封裝底部將大約 80% 的熱量傳遞到 PCB 中。 The remaining 20% of the heat is emitted through the device wires and various sides of the package. Less than 1% of the heat escapes through the top of the package. 在這些裸焊盤封裝的情況下，良好的PCB散熱設計對於確保一定的器件性能至關重要。

提高熱性能的 PCB 設計的第一個方面是 PCB 設備佈局。 只要有可能，PCB 上的大功率元件應彼此分開。 高功率組件之間的這種物理間距最大化了每個高功率組件周圍的 PCB 面積，這有助於實現更好的熱傳遞。 應注意將 PCB 上的溫度敏感元件與高功率元件分開。 在可能的情況下，大功率元件應遠離 PCB 的角落。 A more intermediate PCB position maximizes the board area around the high-power components, thereby helping to dissipate heat. 圖中顯示了兩個相同的半導體器件：組件 A 和 B。 元件 A 位於 PCB 的拐角處，其芯片結溫比元件 B 高 5%，元件 B 位於更中心的位置。 元件 A 拐角處的散熱受到用於散熱的元件周圍較小的面板面積的限制。

The second aspect is the structure of PCB, which has the most decisive influence on the thermal performance of PCB design. 一般來說，PCB 的銅越多，系統組件的熱性能就越高。 半導體器件理想的散熱情況是芯片安裝在一大塊液冷銅上。 This is not practical for most applications, so we had to make other changes to the PCB to improve heat dissipation. For most applications today, the total volume of the system is shrinking, adversely affecting heat dissipation performance. Larger PCBS have more surface area that can be used for heat transfer, but also have more flexibility to leave enough space between high-power components.

只要有可能，盡量增加 PCB 銅層的數量和厚度。 接地銅的重量一般都比較大，是整個PCB散熱的極好散熱路徑。 The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. 然而，這種佈線通常是電絕緣的，限制了它作為潛在散熱器的使用。 設備接地應盡可能多地連接到盡可能多的接地層，以幫助最大限度地提高熱傳導。 半導體器件下方 PCB 中的散熱孔有助於熱量進入 PCB 的嵌入層並傳遞到板的背面。

PCB 的頂層和底層是提高冷卻性能的“主要位置”。 使用更寬的電線並遠離高功率設備佈線可以提供散熱路徑。 特殊的導熱板是PCB散熱的極好方法。 導熱板位於 PCB 的頂部或背面，通過直接銅連接或熱通孔與器件熱連接。 內嵌式封裝（只在封裝兩側有引線）的情況下，導熱板可以位於PCB的頂部，形狀像“狗骨”（中間與封裝一樣窄，銅離封裝面積大，中間小，兩端大）。 如果是四面封裝（四面都有引線），導熱板必須位於PCB背面或PCB內部。

增加導熱板的尺寸是提高 PowerPAD 封裝熱性能的極好方法。 Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. 表格產品數據表通常會列出這些尺寸。 但是很難量化添加銅對定制 PCBS 的影響。 With online calculators, users can select a device and change the size of the copper pad to estimate its effect on the thermal performance of a non-JEDEC PCB. 這些計算工具突出了 PCB 設計對散熱性能的影響程度。 For four-side packages, where the area of the top pad is just less than the bare pad area of the device, embedding or back layer is the first method to achieve better cooling. 對於雙列直插封裝，我們可以使用“狗骨”焊盤樣式來散熱。

最後，具有較大 PCBS 的系統也可用於冷卻。 The screws used to mount the PCB can also provide effective thermal access to the base of the system when connected to the thermal plate and ground layer. 考慮到導熱性和成本，螺桿的數量應該最大化到收益遞減點。 金屬PCB加強筋與散熱板連接後，散熱面積更大。 對於某些 PCB 外殼有外殼的應用，TYPE B 焊片材料比風冷外殼具有更高的熱性能。 冷卻解決方案，例如風扇和散熱片，也常用於系統冷卻，但它們通常需要更多空間或需要修改設計以優化冷卻。

要設計具有高熱性能的系統，僅選擇好的 IC 器件和封閉式解決方案是不夠的。 IC 冷卻性能調度取決於 PCB 和冷卻系統的容量，以允許 IC 設備快速冷卻。 The passive cooling method mentioned above can greatly improve the heat dissipation performance of the system.