? ? ? ?设计者通常会从电路效率和损耗角度出发来评估温度上升情况,但是PCB介质作为热源近的导热体却是对温升影响较大的部分。如图6,我们通过仿真可以发现,在常用的板材中,通过降低板材的Df值来降低温升的方法,没有选用更高导热率的方法有效。尽管在不同材料的介质损耗会影响电路的插入损耗,导致产生不同的热量,但相比较,材料的导热系数对于温度变化更为明显。对于相同导热系数值情况下,例如0.4W/m/K,介质损耗Df从0.001到0.004引起的温度上升仅约为0.22°C/W。然而,即使Df同为0.001的材料,导热系数0.2W/m/K到1.5W/m/K的变化却可引起温度降低 0.82°C/W。如果电路的输入功率是50W,那么温度可降低约40°C。除材料的导热系数外,材料的其他的一些参数也对热量管理产生影响。为更好的了解PCB电路热性能相关的影响因素,表7展示了基于不同材料,不同材料厚度、损耗因子、导热系数、铜箔粗糙度以及插入损耗的电路的温度变化结果。
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\n? ? ? ?对比1号与2号电路,两者的差异是电路的厚度,因此PCB材料厚度的变化会导致温升的差异。厚度越薄,散热路径越短,相同条件下温升越低;对比2号与3号电路,两者的差异主要在不同铜箔粗糙度带来的插入损耗的不同。铜箔表面粗糙度越小,插入损耗越低,温升越小;电路4材料是FR-4,该材料基本不用在微波/毫米波波段。作为例子可以看到FR-4在多个方面存在不足,如高的介质损耗,导体损耗和较低的导热率,从而在相同电路下具有插入损耗,导致温升显著增加。电路5是基于罗杰斯RT/duroid 6035HTC PTFE 陶瓷材料,该材料具有高达1.44W/m/K的导热率,具有好的导热特性,同时具有非常低的损耗因子,插入损耗低,在相同输入功率下它的温升低,非常适合于高功率微波应用。
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