电源体系规划工程师总想在更小电路板面积上完成更高的功率密度，对需求支撑来自耗电量越来越高的FPGA、ASIC和微处理器等大电流负载的数据中心服务器和LTE基站来说特别如此。为到达更高的输出电流，多相体系的运用越来越多。为在更小电路板面积上到达更高的电流水平，体系规划工程师开端弃用分立电源处理方案而挑选电源模块。这是由于电源模块为下降电源规划复杂性和处理与DC/DC转换器有关的印刷电路板(PCB)布局问题供给了一种受欢迎的挑选。
本文评论了一种运用通孔安置来最大化双相电源模块散热功能的多层PCB布局办法。其间的电源模块能够装备为两路20A单相输出或许单路40A双相输出。运用带通孔的示例电路板规划来给电源模块散热，以到达更高的功率密度，使其无需散热器或电扇也能作业。
图1：包含两个20A输出的ISL8240M电路
那么该电源模块怎么才干完成如此高的功率密度?图1电路图中显现的电源模块供给仅有8.5°C/W的极低热阻θ，这是由于其衬底运用了铜资料。为给电源模块散热，电源模块装置在具有直接装置特性的高效导热电路板上。该多层电路板有一个顶层走线层(电源模板装置于其上)和运用通孔衔接至顶层的两个内埋铜平面。该结构有十分高的导热系数(低热阻)，使电源模块的散热很简单。
为了解这一现象，咱们来剖析一下ISL8240MEVAL4Z评价板的完成(图2)。这是一个在四层电路板上支撑双路20A输出的电源模块评价板
图2：ISL8240MEVAL4Z电源模块评价板
该电路板有四个PCB层，标称厚度为0.062英寸(±10%)，而且选用层叠摆放，如图3所示。
图3：ISL8240M电源模块运用的四层0.062”电路板的层叠摆放
该PCB首要由FR4电路板资料和铜组成，还有少数焊料、镍和金。表1列出了首要资料的导热系数。
SAC305* 是最盛行的无铅焊料，由96.5%锡、3.0%银和0.5%铜组成。 W = 瓦特，in = 英寸，C = 摄氏度，m = 米，K =开氏度
咱们运用式1 来确认资料的热阻。
式1：核算资料的热阻
为确认图3中电路板顶部铜层的热阻，咱们取铜层的厚度(t)并除以导热系数与截面积之积。为核算便利，咱们运用1平方英寸作为截面积，这时A=B=1英寸。铜层的厚度为2.8密耳(0.0028英寸)。这是2盎司铜沉积在1平方英寸电路板区域的厚度。系数k是铜的W/(in-°C)系数，其值等于9。因而，关于这1平方英寸2.8密耳铜的暖流，热阻为0.0028/9=0.0003°C/W。咱们可运用图3显现的每层尺度和表1中的相应k系数，来核算每层1平方英寸电路板区域的热阻。成果如图4所示。
图4：1平方英寸电路板层的热阻
从这些数字，咱们可知33.4密耳(t5)层的热阻是最高的。图4中的一切数字显现了从顶层至底层的这四层1平方英寸电路板的总热阻。假如咱们添加一个从电路板顶层至底层的通孔衔接会怎样?咱们来剖析添加该通孔衔接的状况。
电路板运用的通孔的成孔尺度约为12密耳(0.012英寸)。制作该通孔时先钻一个直径为0.014英寸的孔，然后镀铜，这会在孔内侧添加约1密耳(0.001英寸)厚的铜壁。该电路板还运用了ENIG电镀工艺。这在铜表面面上添加约200微英寸镍和约5微英寸金。咱们在核算中疏忽这些资料，只运用铜来确认通孔的热阻。
