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材料的功率处理能力与其控制温升的能力有关，而温升又是外加功率和耗散功率的函数。对于大多数电子元器件而言，工作温度升高将会缩短其工作寿命，并且经常还会降低其电气性能。不管是环境温度较高，还是因大功率工作而引起的威廉希尔官方网站
及其元器件温度升高，其结果都会导致高温下的损坏和性能下降。根据威廉希尔官方网站
必须耗散的功率大小，使该威廉希尔官方网站
保持在较低的温度下，通常能够保证较高的可靠性。
PCB在高温下会发生什么现象呢？就像大多数材料一样，PCB会随温度变化而热胀冷缩——当温度上升时，PCB会在三个轴向上（长度、宽度和厚度）膨胀。这种随温度变化导致的膨胀程度，可以用PCB材料的热膨胀系数（CTE）来表征。因为PCB通常由覆铜（用于形成传输线和地平面）电介质形成，所以该材料在x和y方向上的线性CTE，通常设计得与铜的CTE（约17ppm/℃）相匹配。通过这种方法，这些材料就会随温度的变化而一起膨胀和收缩，从而最大程度地减小了两种材料连接处的应力。 电介质材料z轴（厚度）的CTE，通常设计为较低的值，以便最大程度地减小随温度而发生的尺寸变化，并保持电镀通孔（PTH）的完整性。PTH为接地和多层威廉希尔官方网站 板互连，提供所需的从威廉希尔官方网站 板顶层到底层的路径。 |
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除了机械变化以外，温度还会影响PCB的电气性能。例如，PCB层压板的相对介电常数是温度的函数，由介电常数的热系数这一参数所定义。该参数描述了介电常数的变化（单位通常是ppm/℃）。由于高频传输线的阻抗不仅取决于基板材料的厚度，而且取决于其介电常数，因此z轴的CTE和作为温度函数的介电常数的变化，会显著影响在这种材料上制作的微带和带状传输线的阻抗。
当然，微波威廉希尔官方网站 依赖于元器件和威廉希尔官方网站 结点之间紧密匹配的阻抗，来最大限度地减小可能导致信号损失和相位失真的反射。在功放威廉希尔官方网站 中，阻抗匹配威廉希尔官方网站 用于实现从功率晶体管的典型低阻抗到微波/射频威廉希尔官方网站 或系统的典型50Ω特性阻抗的转化。由大功率信号的温度效应引起的传输线阻抗的变化，可能改变高频放大器的频率响应，因此，应通过仔细选择PCB层压板来尽可能减小这些效应。 在选择在大功率电平和高频下有助于最大限度减小热量产生的PCB材料时，还有许多其他的参数也很有用。在某个温度点，某些材料会改变其状态，这个温度就是其中的一个参数——被称为液态玻璃化转变温度或玻璃化转变温度（简写为Tg）。例如，它能够指示在一种材料的CTE特性中，将发生巨大改变的温度（图1）。由于材料的CTE会经历相当大的变化，当工作温度超过Tg时，材料的机械和电气性能会变得不稳定，因此，除了短暂的处理过程（如在回流焊过程中，材料要求处于较高温度下）外，工作温度应始终保持在该温度以下。 图1：PCB材料的热膨胀系数（CTE）特性在高于材料的玻璃化温度Tg时会发生急剧变化，并且在机械和电气方面变得不稳定 另外一个与温度有关的关键参数是PCB的最高工作温度（MOT）。MOT是保险商实验室（UL）给特定威廉希尔官方网站 制作场所使用特定PCB材料生产的单一PCB结构定义的一个额定值。MOT是PCB能够在任何时长内正常工作又不会显著降低威廉希尔官方网站 关键性能属性的最高温度。如果威廉希尔官方网站 在高于MOT的温度下工作了一段较长时间，可靠性风险将值得考虑。MOT额定值意味着为PCB提供了安全的高温指示，虽然它并未包含高输入功率电平对PCB的影响。 PCB材料的热导率可以用作层压板散热效率的相对指示器。该参数本质上描述了PCB材料的导热能力，其计量单位是每米材料每开尔文温度的瓦特功率。与电导率和电子在材料中的流动类似，热导率用于预计热量通过给定材料时的能量损耗率。热导率的倒数是热阻率，或材料阻止热量流动的能力。 |
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跟踪热导率
热导率取决于材料的各种属性，例如其分子结构。举例来说，玻璃是一种较差的热导体，具有1.1W/（m-K）的极低热导率。另一方面，铜对热量流动的阻抗很低，具有401W/（m-K）的非常高的热导率。由于PCB介电材料的热导率特别低（高Tg FR-4威廉希尔官方网站 材料的热导率一般在0.24W/（m-K）左右），因此热量能够很容易地在大功率PCB的导线（这些导线通常是用具有极低热阻的铜做的）上积聚起来。但选择具有较高热导率的PCB材料，允许威廉希尔官方网站 工作在较高的功率电平。 下表对一些典型的PCB层压材料进行了比较（其中包括Rogers公司相对较新的产品RT/duroid 6035HTC层压材料）。如表中所示那样，RT/duroid 6035HTC材料具有比FR-4、甚至若干低损耗高频层压材料高得多的热导率。这种材料由陶瓷填充的PTFE复合电介质和标准或反向处理过的电解（ED）铜箔组成。该材料由于具有很高的热导率，因而被广泛地用于数百瓦特的功率微波放大器中进行高效的热管理。在z轴上，它在10GHz时的相对介电常数为3.50，并且其在整个威廉希尔官方网站 板上的公差保持在±0.05之内，从而保持传输线的阻抗一致。x和y轴的CTE是19ppm/℃，与铜的CTE接近匹配。 |
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