第1章　PCB热设计基础

1.1　热传递的三种方式

PCB热设计的理论基础是热力学和传热学[1,2]。热力学研究物质的热平衡状态，确定系统由一种平衡状态变到另一种平衡状态所需的总热量。传热学研究能量的传递速率，是热力学的扩展，传热问题必须基于热力学和传热学才能解决。在电子设备中只要有温度差存在就有热传递，通过热传递可以实现对芯片、PCB等的散热和冷却。PCB热设计是指对芯片、PCB等的温升进行合理的控制，保证电子设备系统的正常工作。

热量传递的基本规律是热量从高温区域向低温区域传递，其基本的计算公式为

Q=KA∆t　（1-1）

式中，Q为热流量（W）；K为换热系数（W/（m2·K））；A为换热面积（m2）；∆t为冷热流体之间的温差（K）。

热量传递有导热、对流和辐射换热三种基本方式。在一个电子设备中，热量传递通常按照两种或三种方式同时进行。例如，某机载雷达电子控制机箱[3]，其散热的路径为元器件、模组的热耗通过导热作用传导至模块导热板，接着通过导热、自然对流、辐射将热量传至模块两侧，再经金属导轨传到机箱上下侧的波纹板；进风口的冷空气流入包含波纹板的风道，冷却波纹板后将热量带走，最后热空气流出系统。密封腔体内的元器件及模组，需要考虑元器件间、元器件与壳体间的辐射换热以及相应的自然对流，因此涉及的散热方式包含导热、对流、辐射换热。而对于外太空星载的电子控制产品，其涉及的散热方式主要是导热和辐射换热。