前言

热设计主要包括两个方面：一是如何控制热源的发热量；二是如何将热源产生的热量散出去。电子设备的热设计可以分为系统级（Systems）、封装级（Packages）和元器件级（Components）等多个层次。系统级热设计主要包括电子设备机箱、框架等热设计。封装级热设计主要包括电子模块、PCB、散热器等热设计。元器件级热设计主要包括内部结构、封装形式等热设计。

PCB是电子设备中不可缺少的重要组成部分。随着集成电路的单位规模和功率越来越大，体积越来越小，开关速度越来越快，工作频率越来越高，PCB的安装密度越来越高，层数也越来越多，PCB上的电磁兼容性、信号完整性和电源完整性，以及热设计等问题相互紧密地交织在一起。对一个正在从事PCB设计的工程师而言，在进行PCB设计时，需要考虑的问题也越来越多，要实现一个能够满足设计要求的PCB也变得越来越难。要设计一个能够满足要求的PCB，不仅需要理论支持，还需要工程实践经验。

本书是为从事电子产品设计的工程技术人员编写的一本专门介绍PCB热设计的基本知识、设计要求与方法的参考书。本书没有大量的理论介绍和公式推导，而是从工程设计要求出发，通过介绍大量的PCB热设计示例，图文并茂地说明了PCB热设计中的一些技巧与方法，以及应该注意的问题，具有很好的实用性。

本书共分6章。第1章是PCB热设计基础，介绍了热传递的三种方式、热设计的术语和定义、热设计的基本要求与原则，以及热设计仿真工具。第2章是元器件封装的热特性与PCB热设计，介绍了元器件的封装形式，与元器件封装热特性有关的一些参数，元器件封装的热阻模型和热阻，元器件的最大功耗，元器件工作结温与可靠性，功率SMD封装的热特性与PCB热设计，裸露焊盘封装IC的热特性与PCB热设计，LFPAK Power-SO8封装结构与PCB热设计，TO-263 THIN封装、LLP封装、VQFN-48封装的热特性与PCB热设计，0.4mm PoP封装的PCB热设计。第3章是高导热PCB的热特性，介绍了高导热PCB基板材料，金属基PCB的热特性、结构类型和介质材料，覆铜板用厚铜箔产品的规格和性能，不同叠层结构PCB的热特性，导热层厚度对PCB热特性的影响，金属基微波板制作的关键技术，高频混压多层板的热特性，PCB埋铜的散热方式，不同环境下PCB的热特性，以及高密度互联（HDI）PCB的热特性。第4章是PCB散热通孔（过孔）设计，介绍了过孔模型、PCB散热通孔的热导率、BGA封装的散热通孔设计、密集散热通孔的热性能。第5章是PCB热设计示例，介绍了PCB热设计的基本原则、PCB布局热设计示例、电源PCB热设计示例、LED PCB热设计示例。第6章是PCB用散热器，介绍了散热器的选用原则、散热器的热特性、热界面材料的热特性、FPGA器件的散热管理，以及TCFCBGA器件、数字信号处理器和高频开关电源的散热处理。

需要说明的是，由于本书重点介绍PCB热设计技术，业内大量数据需要采用英制长度单位，所以这里先给出主要的转换公式：1in（英寸）=25.4mm（毫米），1mil（千分之一英寸）= 0.0254mm。本书的部分数据有时直接用英制单位标注。

本书在编写过程中，参考了大量的国内外著作和文献资料，引用了一些国内外著作和文献资料中的经典结论，参考并引用了Texas Instruments、Analog Devices、Maxim、Microchip Technology、Linear Technology、Infineon、Altera、Xilinx、Cree、Ohmite等公司提供的技术资料和应用笔记，得到了许多专家和学者的大力支持，听取了多方面的意见和建议。南华大学黄国玉、李月华等人为本书的编写也做了大量的工作，在此一并表示衷心的感谢。同时感谢2015年湖南省普通高校教学改革研究项目——“面向‘工业4.0’的电子信息类卓越工程师创新型人才培养模式的研究与实践”（编号：235）课题组对本书编写所做的大量工作和支持。

由于编者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请各位读者批评指正。

黄智伟　于南华大学