本文的设计工作来源于国家科研项目“印制电路板(PCB)板级热可靠性分析应用平台”。作者承担的是对某信号预处理模块的PCB进行散热分析和优化设计。本文从PCB的三个热源出发,结合元器件封装的热特性,对PCB的结构构成进行了详细地热分析,在此基础上,为改善PCB与电子元器件之间的热特性,提高PCB的散热能力和可靠性,对PCB的结构构成和电子元器件的布局进行了优化设计。首先,本文介绍了电子设备热设计和散热分析技术的发展概况,并简要地概括了常用电子元器件封装的热特性和PCB热设计的相关知识。其次,介绍了传热学的基本原理、PCB简化模型的数值求解和PCB的有效导热系数的计算。然后,具体地分析了PCB的内层铜厚度对PCB的平面导热系数的影响；分析了PCB中热过孔的走线方式、个数和参数设置对PCB的厚度方向散热能力的影响；分析了PCB的边界条件和电子元器件的模型对电子元器件的结点温度和PCB的平均温度的影响。另外,本文还运用热力导向优化算法,分析了电子元器件的优化布局对元器件的结点温度的影响。最后,本文对某信号的预处理模块PCB的散热方案进行了优化设计。本文采用Flopcb软件,对某信号预处理模块PCB的散热方案进行仿真验证。仿真结果表明,PCB的散热方案有效地改善了PCB的散热能力,降低了电子元器件的结点温度和PCB的平均温度,从而确保了电子元器件在要求的环境温度范围内安全可靠地工作。