Hoe om te gebruik PCB vir IC pakket hitteafvoer?

Die eerste aspek van PCB-ontwerp wat termiese werkverrigting kan verbeter, is die PCB-toesteluitleg. Waar moontlik, moet hoëkragkomponente op die PCB van mekaar geskei word. Hierdie fisiese skeiding tussen hoëkragkomponente maksimeer die PCB-area rondom elke hoëkragkomponent, en help daardeur om beter hittegeleiding te verkry. Sorg moet gedra word om temperatuursensitiewe komponente op die PCB van hoëkragkomponente te isoleer. Waar moontlik, moet die installasieplek van hoëkragkomponente ver weg van die hoeke van die PCB wees. ‘n Meer sentrale PCB-ligging kan die bordarea rondom hoëkragkomponente maksimeer, en sodoende help om hitte te verdryf. Figuur 2 toon twee identiese halfgeleiertoestelle: komponent A en komponent B. Komponent A is op die hoek van die PCB geleë en het ‘n matrysaansluitingstemperatuur wat 5% hoër is as komponent B omdat komponent B nader aan die middel geleë is. Aangesien die bordarea rondom die komponent vir hitte-afvoer kleiner is, is die hitte-afvoer by die hoek van komponent A beperk.

Hoe om PCB te gebruik vir IC-pakket hitteafvoer?

Die tweede aspek is die struktuur van die PCB, wat die mees deurslaggewende invloed op die termiese werkverrigting van die PCB-ontwerp het. Die algemene beginsel is: hoe meer koper in die PCB, hoe hoër is die termiese werkverrigting van die stelselkomponente. Die ideale hitte-afvoersituasie vir halfgeleiertoestelle is dat die skyfie op ‘n groot stuk vloeistofverkoelde koper gemonteer is. Vir die meeste toepassings is hierdie monteermetode onprakties, so ons kan net ‘n paar ander veranderinge aan die PCB maak om die hitte-afvoerprestasie te verbeter. Vir die meeste toepassings vandag gaan die totale volume van die stelsel steeds krimp, wat ‘n nadelige uitwerking op hitte-afvoerprestasie het. Hoe groter die PCB, hoe groter die area wat vir hittegeleiding gebruik kan word, en dit het ook groter buigsaamheid, wat genoeg spasie tussen die hoëkragkomponente toelaat.

Waar moontlik, maksimeer die aantal en dikte van PCB koper grondvlakke. Die gewig van die grondlaag koper is oor die algemeen relatief groot, en dit is ‘n uitstekende termiese pad vir die hele PCB om hitte te verdryf. Die rangskikking van bedrading vir elke laag sal ook die totale proporsie koper wat vir hittegeleiding gebruik word, verhoog. Hierdie bedrading is egter gewoonlik elektries en termies geïsoleer, wat sy rol as ‘n potensiële hitte-afvoerlaag beperk. Die bedrading van die toestel se grondvlak moet so elektries as moontlik wees met baie grondvlakke, om te help om hittegeleiding te maksimeer. Die hitte-afvoer-via’s op die PCB onder die halfgeleiertoestel help hitte om die begrawe lae van die PCB binne te gaan en na die agterkant van die stroombaanbord te lei.

Om die hitte-afvoerprestasie te verbeter, is die boonste en onderste lae van die PCB “goue liggings”. Gebruik breër drade en lei hulle weg van hoëkragtoestelle om ‘n termiese pad vir hitte-afvoer te bied. Die toegewyde termiese bord is ‘n uitstekende metode vir PCB-hitteafvoer. Die termiese bord is gewoonlik aan die bokant of agterkant van die PCB geleë en is termies aan die toestel gekoppel deur direkte koperverbindings of termiese vias. In die geval van inlyn-pakket (pakkette met leidrade aan beide kante), kan hierdie soort hittegeleidingsbord bo-op die PCB geleë wees en soos ‘n “hondbeen” gevorm word (die middel is so smal soos die pakkie, en die area weg van die pakkie is relatief klein. Groot, klein in die middel en groot aan die punte). In die geval van ‘n vierkant-pakket (daar is leidrade aan al vier kante), moet die hittegeleidende plaat aan die agterkant van die PCB geleë wees of die PCB binnegaan.

Hoe om PCB te gebruik vir IC-pakket hitteafvoer?

Die verhoging van die grootte van die termiese bord is ‘n uitstekende manier om die termiese werkverrigting van die PowerPAD-pakket te verbeter. Verskillende hittegeleidingsplaatgroottes het ‘n groot invloed op termiese werkverrigting. Die produkdatablad wat in die vorm van ‘n tabel verskaf word, lys gewoonlik hierdie grootte-inligting. Dit is egter moeilik om die impak van die bygevoegde koper van persoonlike PCB’s te kwantifiseer. Deur sommige aanlyn sakrekenaars te gebruik, kan gebruikers ‘n toestel kies en dan die grootte van die koperblok verander om die impak daarvan op die hitte-afvoerprestasie van nie-JEDEC PCB’s te skat. Hierdie berekeningsinstrumente beklemtoon die impak van PCB-ontwerp op termiese werkverrigting. Vir ‘n vierkant-pakket is die oppervlakte van die boonste kussing net kleiner as die oppervlakte van die blootgestelde pad van die toestel. In hierdie geval is die begrawe of agterste laag die eerste manier om beter verkoeling te verkry. Vir dubbele in-lyn pakkette kan ons ‘n “hondbeen” padstyl gebruik om hitte te verdryf.

Laastens kan stelsels met groter PCB’s ook vir verkoeling gebruik word. In die geval dat die skroewe aan die hittegeleidende plaat en grondvlak gekoppel is vir hitte-afvoer, kan sommige skroewe wat gebruik word om die PCB te monteer ook effektiewe hittepaaie na die stelselbasis word. Met inagneming van die hittegeleidingseffek en koste, moet die aantal skroewe die maksimum waarde wees wat die punt van dalende opbrengste bereik. Nadat dit aan die termiese geleidende plaat gekoppel is, het die metaal PCB-versterkingsplaat meer verkoelingsarea. Vir sommige toepassings waar die PCB met ‘n dop bedek is, het die tipe beheerde sweisherstelmateriaal ‘n hoër termiese werkverrigting as die lugverkoelde dop. Verkoelingsoplossings, soos waaiers en koelbakke, is ook algemene metodes vir stelselverkoeling, maar hulle benodig gewoonlik meer spasie of moet die ontwerp verander om die verkoelingseffek te optimaliseer.

Om ‘n stelsel met hoër termiese werkverrigting te ontwerp, is dit nie genoeg om ‘n goeie IC-toestel en geslote oplossing te kies nie. Die hitte-afvoerprestasie van die IC hang af van die PCB en die vermoë van die hitte-afvoerstelsel om die IC-toestelle vinnig af te koel. Deur die bogenoemde passiewe verkoelingsmetode te gebruik, kan die hitte-afvoerprestasie van die stelsel aansienlik verbeter word.