ICS 31.180 L 30 SJ 备案号： 52018-2015 中华人民共和国电子行业标准 SJ/Z2808—2015 代替SJ/Z2808—1987 印制板组装件热设计 Thermaldesignofprintedboardassembly 2015-10-10发布 2016-04-01实施 发布 中华人民共和国工业和信息化部 SJ/Z2808—2015 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 4印制板组装件热设计基本 4. 1 热设计目标 4. 2 冷却方法的 散热材料的选 4. 3 4. 4 印制板 构设计 4.5 印制板 散热 4.6 导热 条板） 设计 5印制板 自然冷 5. 1 通 5.2 线尺寸的 5.3 制板设 自 强迫风 6印制板 LOG 6.1 空 印制板结 6.2 热计 10 7印制板组 1 7. 1 元器件 11 7.2 元器件的散 11 安 7. 3 印制板与导热 13 8 热性能评价 8.1热分析 14 8.2 热测量 14 8.3 热设计可靠性 14 SJ/Z28082015 前言 本标准按照GB/T1.1一2009的规则起草。 本标准代替SJ/Z2808一1987《印刷板组装件热设计》。 本标准与SJ/Z2808一1987相比主要有以下变化： 4.3.10增加了印制板的散热设计原则； 4.3.11增加了导热条（板）的设计原则； -5.2增加了印制板导线与负载的温风关象 -5.3将印制板散热的结构图与热计管 -5.3.4增加了印制板众缘导轨结构和热计算的内容； 第8章增力 了有关势性能评价的内容 的菜鸟 请注意本文 件的发布机构 本标准由全 国印制 电路标 (SACTC47) 本标准起 中国电 技集团公司第 五研究所。 本标准主 要起享 郭晓 曹易。 ： 本标准所 代替的 历次版本 布情况为 SJ/Z2 987。 S RD II SJ/Z28082015 印制板组装件热设计 1范围 本标准规定了电子设备中印制板组装件在自然冷却和强迫风冷状态下的热设计。 本标准适用于印制板组装件的热设计和热分析。 2规范性引用文件 OR 下列文件对于本文件的用是 可少的。凡是注日 仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文性 最新版本（包括所有的修改单）适用子 GB/T2040 工业用银及铝合带材 GB/T3880 GB/T14 设备 电 热设计术语 GJB29 2006 电 可靠性预 3 14278中确立的以列术语和定 GB/T14 文件 3. 1 bulkreistance 方阻 印制板单位方 的热阻。 4印制板组装件热设计基本要求 4.1 热设计目标 印制板组装件热设计的目标是控制印制 内部所有电子元器件的温度能在所处的工作环境 下不超过最高允许温度，并结合热分析，降低组装件的热应力，提高元件、焊接件和印制板的可靠性。 防止电子元器件的热失效是印制板组装件热设计的重要目的，在确定热设计方案时，电子元器件的最高 允许工作温度和最大功耗应作为主要的设计参数。应根据所要求的设备可靠性和GJB299C一2006中第5 章的“元器件应力分析可靠性预计法”计算分配给印制板及各元器件的失效率，确定印制板组装件的最 高允许工作温度和功耗。 4.2冷却方法的选择 冷却方法的选择应与电路的模拟试验同时进行。按照传热机理，印制板组装件的冷却方法主要有两 类，自然冷却和强迫风冷冷却。 SJ/Z28082015 4.3散热材料的选择 印制板组装件散热用的导热板、导热条和金属基应采用符合GB/T3880和GB/T2040导热性能好的 铝、铜等金属材料。印制板基材应采用高导热系数的板材，如填充了高导热陶瓷粉的基材，或根据组装 后的功率要求以及是否进行无铅焊接采用具有高Tg和阻燃性的板材。 4.4印制板组装件结构设计 印制板组装件结构设计应符合以下要求： 应与电气设计、机械设计同时进行，并保证传热路径上的热阻最小； 应符合设备或系统所规定尺寸、元器件安装、重量和成本的要求： b) c) 应根据散热边界条件和元器件的安装要求进行设计，并保证在工作状态下，其温升和所装元器 件的表面温度不高于可靠性所规定的允许使用值； 印制板组装件强迫风冷通道的设计应满足风阻特性的要求。当不允许空气直接冷却元器件时， 其通道结构应采取密封措施。 4.5 印制板散热设计要求 印制板散热设计应符合以下要求： 印制板的设计应符合相关规范中印制板设计要求的规定，质量应符合相关产品规范中印制板验 收要求的规定； b) 印制板层数越多、板厚度越薄、铜箔剩余越多，散热效果越好； c) 印制板上的导电图形在不影响电气性能的基础上，应尽量采用有利于传热的大面积铜箔、厚铜 箔、粗导线： d）大功率器件的下方可设计0.4mm1.0mm的散热孔。 4.6 导热条（板）设计要求 导热条（板）设计应符合以下要求： a) 导热条（板）与印制板的粘接强度应符合相关产品规范中金属基印制板性能要求的规定； 导热条（板）与印制板的绝缘电阻、耐电压应符合金属基印制板性能要求的规定； b) c) 应避免产生湿气阱并能进行焊接后清洗； d) 可通过在导热板上开槽或钻孔实现引线穿过导热板并与印制板焊接在一起。应尽量减少导热板 上开槽数量和特殊形状。 5印制板组装件的自然冷却设计 5.1通则 印制板组装件自然冷却的主要传热方式是采用金属散热。 常用的有以下几种散热类型： 金属芯印制板（见5.3.1）； a) b) 导热条式散热印制板（见5.3.2）； c) 导热板式散热印制板（见5.3.3）； d) 印制板边缘导轨（见5.3.4）。 2 SJ/Z2808—2015 5.2 印制板上导线尺寸的确定 可根据流入印制板电流的大小以及允许的温升范围，通过图1确定印制板上导线的尺寸。图1是多层 板内外层导线的导体宽度和截面积、温升与载流量之间的关系曲线。 C 30.0 25. 20.0 15.0 12.0 10.0 （X10m 外层导线 HN 15.0 12.5 10.0 6 截面积（×10mm） 内层导线 b) SJ/Z2808—2015 .0 0.13 0.76 1.27 2.54 3.81 250 1.62 8.89 10.16 00.10.30.61.31.9324.56.4 131619 26 3945 截面积（×10mm*） c）导线宽度与截面积关系 注1：本图用于估算蚀刻后不同截面积铜导线的温升（高于环境温度）相对于电流的变化。采用该图时假设导线的 表面积与相邻裸露的基材面积相比较小。该曲线考虑到蚀刻技术、铜层厚度、导线厚度的计算以及截面积等 的正常变化，而将额定电流降低了10%。 注2：在以下情况时，额定电流还应再降低15%。 1）印制板厚度不大于0.8mm； 2）导线厚度不小于108μm。 注4：对于单根导线情况，可直接使用本图确定不同温升的导线宽度、截面积及载流量。 注5：印制板上一组相同的平行导线，如果间距较小，温升的确定可使用等效截面积和等效电流。等效截面积等于 平行导线的面积之和，等效电流等于所有导线中的电流之和。 注6：本图未考虑安装的大功率散热零件造成的热效应。 注7：本图中的导线厚度不包括电镀铜层上的其它金属镀涂层的厚度。 图1外层及内层导线宽度及截面积与负载电流和温升的关系 5.3自然冷却印制板设计 5.3.1金属芯印制板 5.3.1.1结构 金属芯印制板是在印制板的中间热压粘合金属导热层，见图2。印制板的结构可以对称的，也可以 不对称。不对称设计制成的印制板组装件在焊接、回流焊操作或在系统温度发生变化时会产生变形。 印制板基材 金属芯 印制板基材 图2金属芯印制板