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PCB

Über den Wärmewiderstandsrechner

PCB anhand des thermischen Widerstands, des thermischen Widerstands der Anordnung, der Wärmeleitfähigkeit und der Stromtragfähigkeit für das thermische Leitfähigkeitsdesign berechnen

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Formel

θ_via = h / (k_Cu × A_Cu), θ_array = θ_via / N

θ_viaVia thermal resistance (°C/W)
hBoard thickness (m)
k_CuCopper thermal conductivity (385 W/mK) (W/mK)
A_CuCopper cross-sectional area (m²)
NNumber of vias

Wie es funktioniert

Der Wärmewiderstand von Leitungen ist ein kritischer Parameter beim Leiterplattendesign (PCB), der die thermische Leistung von elektrischen Durchkontaktierungen beschreibt, die zur Wärmeableitung verwendet werden. Diese vertikalen Leitbahnen verbinden verschiedene Schichten einer Leiterplatte und spielen eine entscheidende Rolle bei der Steuerung der Wärmeübertragung von elektronischen Komponenten. Der Wärmewiderstand einer Durchkontaktierung hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich ihrer Geometrie, Materialzusammensetzung und der umgebenden Leiterplattenstruktur. Der Wärmewiderstandsmechanismus beinhaltet die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung, bei der Wärmeenergie von einem Hochtemperaturbereich (z. B. einer aktiven elektronischen Komponente) durch die metallische Struktur der Durchkontaktierung zu einer wärmeableitenden Schicht oder einer externen Kühlfläche gelangt. Die Wirksamkeit des Vias wird durch seine Querschnittsfläche, Länge, Materialleitfähigkeit und die thermischen Eigenschaften der umgebenden PCB-Schichten bestimmt.

Bearbeitetes Beispiel

Berechnen Sie den Wärmewiderstand einer Kupferdurchkontaktierung mit folgenden Parametern: - Durchmesser der Kontaktleitung: 0,3 mm - Länge des Fläschchens: 1,6 mm - Wärmeleitfähigkeit von Kupfer: 385 W/mK Schritt 1: Anhand der Querschnittsfläche berechnen Fläche = π * (Durchmesser/2) ² = π * (0,3/2) ² = 0,0707 mm² Schritt 2: Berechnen Sie den Wärmewiderstand R_Thermal = Länge/(Wärmeleitfähigkeit * Fläche) R_Thermal = 1,6/(385 * 0,0707) = 0,059 K/W

Praktische Tipps

  • Verwenden Sie mehrere Durchstechflaschen, um die Wärme effektiver zu verteilen
  • Wählen Sie Kupfer mit hoher Wärmeleitfähigkeit für eine bessere Wärmeübertragung
  • Berücksichtigen Sie das Via-Seitenverhältnis bei der Planung thermischer Reliefstrukturen
  • Verwenden Sie Software zur thermischen Simulation, um anhand der thermischen Leistung zu validieren

Häufige Fehler

  • Unterschätzung des Wärmewiderstands bei Hochleistungsdesigns
  • Vernachlässigung der Via-Platzierung im Verhältnis zu wärmeerzeugenden Komponenten
  • Verwendung eines unzureichenden Durchmessers für die erforderliche Wärmeableitung

Häufig gestellte Fragen

Ein größerer Durchgangsdurchmesser reduziert den Wärmewiderstand, da mehr Querschnittsfläche für die Wärmeübertragung zur Verfügung steht, was eine effizientere Wärmeleitung ermöglicht.
Ja, indem Sie breitere Durchkontaktierungen und mehrere parallele Durchkontaktierungen verwenden, Materialien mit hoher Leitfähigkeit auswählen und das Design des PCB-Lagenaufbaus optimieren.
Kupfer ist aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit in der Regel das beste Material, wobei reines Kupfer (385 W/mK) gegenüber Kupferlegierungen bevorzugt wird.

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