IC -pakkette maak staat op PCB vir hitte-afvoer. In general, PCB is the main cooling method for high power semiconductor devices. A good PCB heat dissipation design has a great impact, it can make the system run well, but also can bury the hidden danger of thermal accidents. Die versigtige hantering van die uitleg van die PCB, bordstruktuur en toestelmontage kan help om die hitte-afvoerprestasie vir toepassings met medium en hoë krag te verbeter.

Halfgeleiervervaardigers sukkel om stelsels wat hul toestelle gebruik, te beheer. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. Vir pasgemaakte IC-toestelle werk die stelselontwerper tipies nou saam met die vervaardiger om te verseker dat die stelsel aan die vele hitte-afvoervereistes van toestelle met hoë krag voldoen. Hierdie vroeë samewerking verseker dat die IC aan die elektriese en prestasiestandaarde voldoen, terwyl dit die korrekte werking van die klant se verkoelingstelsel verseker. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. In hierdie geval kan ons slegs ‘n paar algemene riglyne gebruik om ‘n beter passiewe oplossing vir hitte -afvoer vir IC en stelsel te bewerkstellig.

Hoe om hitte -afvoer vir PCB te ontwerp

Die algemene tipe halfgeleierpakket is ‘n kaal pad of PowerPADTM -pakket. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Hierdie soort chippad ondersteun die chip in die proses van chipverwerking, en is ook ‘n goeie termiese weg vir hitte -afvoer van toestelle. When the packaged bare pad is welded to the PCB, heat is quickly exited from the package and into the PCB. The heat is then dissipated through the PCB layers into the surrounding air. Pakkette vir kaal kussings dra gewoonlik ongeveer 80% van die hitte deur die onderkant van die verpakking na die PCB. Die oorblywende 20% van die hitte word deur die apparaatdrade en verskillende kante van die verpakking vrygestel. Less than 1% of the heat escapes through the top of the package. In die geval van hierdie kussingspakkette, is ‘n goeie ontwerp van PCB-hitte-afvoer noodsaaklik om die prestasie van sekere toestelle te verseker.

Die eerste aspek van PCB -ontwerp wat die termiese prestasie verbeter, is die uitleg van die PCB -toestel. Waar moontlik moet die hoë-krag-komponente op die PCB van mekaar geskei word. Hierdie fisiese afstand tussen hoëkragkomponente maksimeer die PCB-oppervlakte rondom elke hoëkragkomponent, wat help om ‘n beter hitte-oordrag te verkry. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Waar moontlik moet hoëkragkomponente weg van die hoeke van die PCB geleë wees. ‘N Meer tussenliggende PCB-posisie maksimeer die bordoppervlak rondom die hoë-krag-komponente, en help sodoende om hitte te verdryf. Twee identiese halfgeleier -toestelle word getoon: komponente A en B. Komponent A, geleë op die hoek van die PCB, het ‘n chip -aansluitingstemperatuur 5% hoër as komponent B, wat meer sentraal geplaas is. Die hitte -afvoer op die hoek van komponent A word beperk deur die kleiner paneelarea rondom die komponent wat gebruik word vir hitte -afvoer.

Die tweede aspek is die struktuur van PCB, wat die deurslaggewendste invloed het op die termiese prestasie van PCB -ontwerp. As ‘n algemene reël, hoe meer koper die PCB het, hoe hoër is die termiese prestasie van die stelselkomponente. Die ideale situasie vir warmteafvoer vir halfgeleiers is dat die chip op ‘n groot blok vloeistofgekoelde koper gemonteer is. Dit is nie prakties vir die meeste toepassings nie, dus moes ons ander PCB -veranderinge aanbring om die hitte -afvoer te verbeter. For most applications today, the total volume of the system is shrinking, adversely affecting heat dissipation performance. Larger PCBS have more surface area that can be used for heat transfer, but also have more flexibility to leave enough space between high-power components.

Waar moontlik, maksimaliseer die aantal en dikte van PCB -koperlae. Die gewig van koper is oor die algemeen groot, wat ‘n uitstekende termiese weg is vir die hele PCB -hitte -afvoer. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Hierdie bedrading is egter gewoonlik elektries geïsoleer, wat die gebruik daarvan as ‘n moontlike hittebak beperk. Die aarding van die toestel moet so elektries moontlik aan soveel aardingslae gekoppel word om die warmtegeleiding te maksimeer. Hitte -afvoergate in die PCB onder die halfgeleierapparaat help hitte om die ingebedde lae van die PCB binne te gaan en na die agterkant van die bord oor te dra.

Die boonste en onderste lae van ‘n PCB is ‘uitstekende plekke’ vir verbeterde verkoeling. Deur wyer drade te gebruik en weg te lei van toestelle met hoë krag, kan dit ‘n termiese weg bied vir hitte-afvoer. Spesiale hittegeleidingskaart is ‘n uitstekende metode vir PCB -hitte -afvoer. Die termiese geleidende plaat is aan die bokant of agterkant van die PCB geleë en is termies aan die toestel gekoppel deur óf ‘n direkte koperverbinding óf ‘n termiese deurgat. In die geval van inlynverpakking (slegs met leidings aan weerskante van die verpakking), kan die warmtegeleidingsplaat aan die bokant van die printplaat, in die vorm van ‘n “hondebeen”, geleë wees (die middel is so smal soos die verpakking, die koper weg van die verpakking het ‘n groot oppervlakte, klein in die middel en groot aan beide kante). In die geval van ‘n vierkantige verpakking (met leidings aan al vier kante), moet die hittegeleidingsplaat aan die agterkant van die printplaat of in die printplaat geleë wees.

Die verhoging van die grootte van die warmtegeleidingsplaat is ‘n uitstekende manier om die termiese prestasie van PowerPAD -pakkette te verbeter. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. ‘N Tabelblad oor die produkinformasie bevat gewoonlik hierdie afmetings. Maar dit is moeilik om die impak van bygevoegde koper op persoonlike PCBS te kwantifiseer. With online calculators, users can select a device and change the size of the copper pad to estimate its effect on the thermal performance of a non-JEDEC PCB. Hierdie berekeningsinstrumente beklemtoon die mate waarin PCB -ontwerp die prestasie van die hitte -afvoer beïnvloed. For four-side packages, where the area of the top pad is just less than the bare pad area of the device, embedding or back layer is the first method to achieve better cooling. Vir dubbele in-line pakkette kan ons die “hondbeen” padstyl gebruik om hitte af te lei.

Laastens kan stelsels met groter PCBS ook vir verkoeling gebruik word. The screws used to mount the PCB can also provide effective thermal access to the base of the system when connected to the thermal plate and ground layer. Met inagneming van termiese geleidingsvermoë en koste, moet die aantal skroewe gemaksimaliseer word totdat die opbrengs verminder. Die metaal -PCB -versteviger het meer koelarea nadat dit aan die termiese plaat gekoppel is. Vir sommige toepassings waar die PCB -behuizing ‘n dop het, het die TYPE B -soldeerstofmateriaal ‘n hoër termiese prestasie as die lugverkoelde dop. Koeloplossings, soos waaiers en vinne, word ook algemeen gebruik vir stelselverkoeling, maar dit verg dikwels meer ruimte of vereis ontwerpaanpassings om verkoeling te optimaliseer.

Om ‘n stelsel met hoë termiese prestasie te ontwerp, is dit nie genoeg om ‘n goeie IC -toestel en ‘n geslote oplossing te kies nie. Die skedulering van IC -koelprestasie hang af van DIE PCB en die kapasiteit van die verkoelingstelsel sodat IC -toestelle vinnig kan afkoel. Die passiewe verkoelingmetode hierbo genoem kan die hitte -afvoerprestasie van die stelsel aansienlik verbeter.