Piirilevyjen (PCB) lämpösuunnittelun ydinperiaate on elektronisten komponenttien käytön aikana tuottaman lämmön tehokas hallinta. Tämä tarkoittaa lämmön tehokasta johtamista pois lämmönlähteistä,-kuten siruista ja virtalaitteista-ja sen ohjaamista ympäröivään ympäristöön, jolloin komponenttien käyttölämpötilat pysyvät turvallisella ja luotettavalla alueella piirin suorituskyvyn ja pitkän -vakauden varmistamiseksi.
Lämmönjohtavuus: Tämä on ensisijainen lämmönpoistomekanismi piirilevyn sisällä. Lämpöä siirretään korkeissa-lämpötiloissa olevista komponenteista (lämmönlähteistä) viileämpiin alueisiin kiinteiden materiaalien (juote, kuparikalvo, substraattimateriaalit ja lämpörajapintamateriaalit) kautta.
Critical Path: Chip/Device -> Pad/Pin -> PCB Copper Layer -> Internal Copper Layer (via thermal vias) -> Heat Dissipation Copper Layer/Thermal Pad ->Jäähdytyselementti/ympäristöilma.
Optimointitavoite: Minimoida lämpövastus tällä polulla. Mitä pienempi lämpövastus, sitä tehokkaampi lämmönsiirto.
Lämpökonvektio: lämpö siirtyy piirilevyn pinnalta-erityisesti suurilta kuparialueilta tai jäähdytyselementtipinnoilta-ympäröivään liikkuvaan ilmaan.
Luonnollinen konvektio: Nojaa luonnolliseen ilman lämpenemiseen ja nousuun. Suunnitteluun on otettava huomioon lämpöä -haihduttavien pintojen suunta (pystysuuntainen sijoitus on yleensä parempi kuin vaakasuora) ja käytettävissä oleva tila (riittävän ilmavirran varmistamiseksi).
Pakotettu konvektio: Käyttää tuulettimia aktiivisesti ohjaamaan ilmavirtaa, mikä parantaa merkittävästi lämmönpoistotehokkuutta. Suunnitteluun liittyviä näkökohtia ovat ilmavirtauskanavat (joka ohjaa ilmaa kriittisten lämpöä -tuottavien alueiden yli) ja ilman nopeus.
Lämpösäteily: Kaikki esineet, joiden lämpötila on absoluuttisen nollan yläpuolella, säteilevät lämpöä sähkömagneettisten aaltojen muodossa. Vaikka tämä mekanismi on selvempi korkeassa-lämpötiloissa tai tyhjiöympäristöissä, sen vaikutus lämmönpoistoon tyypillisissä piirilevysovelluksissa on suhteellisen vähäinen. Sitä voidaan parantaa lisäämällä pinnan emissiokykyä (esim. käyttämällä mustaa jäähdytyselementtiä).
