1、優(yōu)化PCB布局設(shè)計
- 分散熱器件：在整體PCB板布局前，需要清楚熱設(shè)計的風(fēng)道是怎樣的，熱器件分散或錯開放置，避免高器件擋住風(fēng)道，這樣可以避免熱量集中，并提高空氣流動效率。
- 分區(qū)排列器件：同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列。發(fā)熱量小或耐熱性差的器件放在冷卻氣流的上流（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件放在冷卻氣流最下游，這種分區(qū)布置有助于合理分配熱量，防止局部過熱。
- 合理安置熱敏感器件：對溫度比較敏感的器件要注意布局的位置，最好安置在進(jìn)風(fēng)口處或者溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備的底部），不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，這樣可以減少熱敏感器件受熱損害的風(fēng)險。
2、采用散熱增強(qiáng)材料
- 增加散熱銅箔：通過增加鋪銅面積、增厚銅箔層來提高散熱效果。銅皮的作用是將局部熱量擴(kuò)展到更大范圍，從而增強(qiáng)傳熱效果，這種方法簡單易行，但在設(shè)計初期就需要規(guī)劃好銅箔的布局和厚度。
- 使用金屬基板：局部使用金屬基板可以顯著提高散熱能力，金屬基板由于具有較高的導(dǎo)熱率，能夠迅速將熱量傳導(dǎo)出去，特別適合用于高發(fā)熱區(qū)域。
3、利用過孔和散熱焊盤
- 設(shè)計散熱過孔：在散熱焊盤下增加過孔可以顯著提高散熱效果，這些過孔主要作用是增強(qiáng)層與層之間的熱連接，增加垂直方向上的導(dǎo)熱能力，最優(yōu)的過孔設(shè)計方案為孔徑10～12mil，孔中心間距30～40mil。
- 背面開窗亮銅設(shè)計：IC散熱焊盤加過孔后背面開窗亮銅也是增加器件散熱的一種有效方式，這種設(shè)計能夠最大化散熱面積，迅速將熱量傳遞出去。
4、添加散熱器和風(fēng)扇
- 使用散熱器：當(dāng)元器件的發(fā)熱密度超過6W/cm3時，單靠元器件的引腳及元器件本身已不足以充分散熱，應(yīng)考慮采用增加散熱器或風(fēng)扇等措施，散熱器能夠大面積擴(kuò)散熱量，并通過外部結(jié)構(gòu)加速散熱。
- 配置風(fēng)扇：對于整體散熱需求較高的PCB電路板，配置風(fēng)扇可以顯著加強(qiáng)空氣流動，從而提升對流換熱效果，風(fēng)扇應(yīng)合理配置，避免產(chǎn)生氣流盲區(qū)。
5、應(yīng)用新型散熱技術(shù)
- 采用熱管技術(shù)：熱管技術(shù)利用工質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝過程快速傳導(dǎo)熱量，是一種高效的散熱方法。在高發(fā)熱區(qū)域部署熱管，可以將熱量迅速輸送到冷卻裝置。
- 應(yīng)用均熱板：均熱板具有更大的散熱面積和更低的熱阻，適用于熱量密集且空間有限的情況。例如，在OPPO Find X3中就采用了均熱板設(shè)計，實現(xiàn)了良好的溫控效果。
解決軌道線路板的散熱問題需要從多個方面入手，才能有效降低軌道電路板的工作溫度，提高其穩(wěn)定性和可靠性，這些方法不僅適用于軌道電路板，也對其他高發(fā)熱電子設(shè)備的散熱設(shè)計有重要參考價值。
一、控制阻抗
- 使用可控阻抗走線：確保信號線及其返回路徑具有統(tǒng)一的受控阻抗，以減少反射和信號失真，這可以通過選擇適當(dāng)?shù)幕宀牧?、走線寬度和走線距地/電源層的高度來實現(xiàn)。
- 添加終端電阻：在源端和接收端添加適當(dāng)?shù)亩私与娮杵?，以匹配信號線的特性阻抗，減少阻抗不連續(xù)引起的反射。
二、減少傳輸損耗
- 選擇低損耗材料：使用低損耗的介電材料可以減少信號在傳輸過程中的衰減。同時，優(yōu)化走線的幾何形狀也有助于減少信號損失。
- 增加信號線寬度：在可能的情況下，增加信號線的寬度可以降低電阻，從而減少信號衰減。
三、防止串?dāng)_
- 分離走線：將相鄰的信號線盡量分開，以減少它們之間的互電容和互感，從而降低串?dāng)_。根據(jù)經(jīng)驗法則，信號線之間的空間應(yīng)至少為信號線寬度的三倍。
- 使用接地層：在各層之間放置接地層，可以有效地屏蔽相鄰信號線之間的串?dāng)_。
- 使用差分信號：差分信號對具有天然的抗干擾能力，因為它們依賴于兩個信號之間的差異來傳輸信息，而不是單個信號的絕對電平。
四、優(yōu)化布線
- 避免直角走線：直角走線會增加輻射和反射，因此應(yīng)盡量避免?？梢允褂脙蓚€45度角來代替直角彎曲，或者使用圓彎布線來最大限度地減少阻抗變化。
- 注意過孔位置：過孔會增加電感和電容值，從而改變特性阻抗值。因此，在布線時應(yīng)盡量減少過孔的使用，并確保過孔的位置不會對信號完整性產(chǎn)生不利影響。
五、管理電源和接地
- 靠近放置電源和接地層：將電源層和接地層彼此靠近放置，可以降低電源和接地路徑中的阻抗，從而減少電源和接地噪聲。
- 使用去耦電容：在電源和接地之間添加去耦電容，以濾除高頻噪聲和瞬態(tài)電流。去耦電容應(yīng)盡可能靠近器件的電源和接地引腳。
六、利用仿真工具
- 使用仿真工具：利用仿真工具對PCB進(jìn)行信號完整性分析，可以預(yù)測并解決潛在的問題。通過仿真，可以優(yōu)化布線、阻抗匹配和電源管理等方面的設(shè)計。
提高軌道電路板的信號完整性需要綜合考慮多個方面的因素，通過采取這些措施，可以顯著提高軌道線路板的信號完整性和可靠性。
