在設計 PCB 時，有很多情況下我們需要為某些組件（例如線性穩壓器）散熱。在大多數情況下，這些設備是通用的通孔組件，因此散熱器有效地將熱量分布在鋁區域內，并使設備保持在較冷的環境條件下。但是，如果我們談論任何 SMD 設備，散熱器是不可用的，而且大多數時候，我們必須使用覆銅技術在銅層上創建足夠的散熱器。現在，這可能是一種有效的解決方案，但不如單獨用作 PCB 中的組件的鋁散熱器有效。

設計師有兩個選擇：

在電路板內部使用盡可能多的銅。

使用單獨的散熱器來補償額外的散熱。

當有可能時，許多設計師會選擇第一個選項，因為它更具成本效益（如果精心設計并且額外的PCB空間不會影響PCB的尺寸）并且不會影響制造過程，因為鋁制散熱器需要螺絲，熱密封劑，這是額外的制造工作。現在，空間有限的 PCB 可以使用頂部和底部兩層，并將這兩層連接起來以分配熱量，并且可以用作更大面積的銅。我們都熟悉過孔。過孔是 PCB 中連接不同銅層的連接孔。這些相同的過孔可以放置在表面貼裝器件的熱墊下方，如果它是多層板，這允許熱量從頂層傳遞到底層或其他層。這些被稱為位于組件焊盤上的熱通孔 可以減少熱耗散。

熱通孔的放置

散熱孔的位置和尺寸差異很大，這取決于組件的類型、不同的規則和專業知識。

但一個主要規則是在加熱元件正下方盡可能靠近加熱源使用熱通孔。然而，在散熱不理想的情況下，無論元件焊盤的位置如何，熱通孔也可以放置在元件的外圍。在這種情況下，規則也保持不變，即將過孔放置在盡可能靠近組件外圍的位置。

不同材料的導熱系數

導熱系數是一個關鍵因素，用于確定材料可以吸收多少熱量。下表讓您了解不同材料的導熱性。借助此表，我們可以制定如何管理通孔的規則。

見下表：

因此，從上表可知，鋁的導熱性比銅差。但是，由于鋁制散熱器的面積更大，并且對加熱的設備產生了更有效的冷卻效果。但是，正如我們所看到的，如果有效地使用銅，它可以比相同面積的鋁散發更多的熱量。

有效的熱過孔放置是在 IC 中正確使用過孔或使用傳導的加熱元件焊盤作為熱傳遞方法，熱量分布在多層銅之間，然后通過自由空氣，散熱開始使用對流方法在空氣中轉移。建議熱通孔內徑需要更小，例如 - 大約 0.35 mm。如果孔徑較大，則在回流焊接過程中可能會出現吸錫不正確的焊接問題，因此需要格外小心。然而，如果需要更大的直徑，熱墊可能有助于彌補這一點。

放置散熱過孔時要記住的關鍵點

在熱通孔設計過程中需要注意的事項很少。

1.外露焊盤的設計方式是熱量會直接將熱量從外殼傳遞到銅區域。焊錫作為散熱片的效果不顯著，因為它很薄，而且焊錫的導電性能很差。

上圖顯示了 U1 裸露焊盤上的熱過孔。

2.對于裸焊盤封裝，最大的散熱發生在通過過孔到 PCB 底層，然后散發到空氣中。因此，具有大面積的底層也將減少跨組件封裝的散熱。

3.分離受熱元件并使用熱過孔分布熱量有助于將熱量均勻分布在其他封裝上。

4.散熱孔是 DFN、QFN 封裝上唯一的散熱源，因為由于引腳分配，頂部覆銅沒有最大空間。因此，要使用底層銅，增加熱導率的唯一方法是使用熱通孔。

U5 和 IC2 使用熱通孔。IC2 使用 QFN 扁平封裝，其中熱通孔是唯一的可能性，因為由于元件焊盤的分布，這不包括焊接層上更大的銅面積。

5.熱通孔連接設備的有效銅面積將是使用熱通孔直接與組件封裝連接的最大銅長度（與焊接層無關）。

6.銅平面的厚度也是導熱的原因。2Oz 銅比 1.0 Oz 或 0.5Oz 銅提供更好的耐熱性。

因此，這是使用熱通孔的標準做法。希望本文對需要仔細考慮散熱的設備的設計過程和放置過程中的許多人有所幫助。請通過論壇分享反饋，讓我們知道使用不同的熱通孔放置技術可以如何有效地提高熱阻。