【经验】如何提高微波PCB层压板散热能力？

时间： 2019-03-28 来源：世强

技术问答

微波PCB层压板通常应用在通信领域，其中PCB散热管理是产品设计关键要素之一。排除外加散热装置，PCB层压板本身散热能力取决于以下原因：电路损耗、PCB材料导热系数和介电常数。

PCB层压板散热结构模型包括热源、介质层、接地层和散热片，示意图如下：

图1 PCB层压板散热结构

从散热模型中可以看出，提高PCB层压板散热能力需要考虑以下因素：增加微带线宽度，可以提高热源与PCB介质接触面积；提高PCB层压板介质的导热系数，增加热传导效率；降低PCB介质厚度，减少热传导路径。

改善PCB层压板的散热能力需要考虑PCB材料参数如下：低介电常数，可以增加微带线宽度，提高散热源与介质之间的接触面积；高导热系数，直接提高PCB介质的散热效率；低插入损耗，可以降低热源的产生，从根源上降低热源温度。其中介电常数和导热系数都是PCB材料固有参数，无法改变；插入损耗与板材的损耗因子参数相关，还与电路结构设计相关，以下是10mil厚度RO4350B普通微带线与接地共面波导结构散热能力对比图：

图2 10mil厚度RO4350B微带线与GCPW散热

RO4350B采用接地共面波导GCPW电路结构同等条件下，中心热源温度相比于微带线降低20度左右，采用GCPW电路结构可以有效改善PCB散热能力。

针对罗杰斯几种典型PCB材料RT/duroid 5880、RO4350B、RO3003、TC350和RT/duroid 6035HTC，散热相关材料特性对比如下：

从图中参数中可以看出，RT/duroid 5880插入损耗最小，RT/duroid 6035HTC导热系数最高，但介电常数也高，导致热源增加，从这四个参数综合考虑散热性能如下图：

图3 RT/duroid5880、RO4350B、RO3003、TC350和6035HTC温升对比

通过模拟仿真可知RT/duroid 5880温升最高，散热能力最差，RT/duroid 6035HTC温升最低，散热能力最好，PCB介质的导热系数是散热能力的最关键因素。

在实际微波电路应用中，需要根据实际散热需求综合考虑介电常数、损耗因子、介质厚度和导热系数参数。在发射功率不高的应用中，优先考虑介电常数和损耗因子参数；在发射功率较高的应用中，需要优先考虑导热系数和损耗因子。

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