Пакеты IC абапіраюцца Друкаваная плата для адводу цяпла. Увогуле, друкаваная плата з’яўляецца асноўным метадам астуджэння паўправадніковых прылад вялікай магутнасці. Добрая канструкцыя цеплавыдзялення PCB мае вялікі ўплыў, яна можа прымусіць сістэму працаваць добра, але таксама можа пахаваць схаваную небяспеку цеплавых аварый. Асцярожнае абыходжанне з макетам друкаванай платы, структурай платы і мацаваннем прылады можа дапамагчы палепшыць прадукцыйнасць адводу цяпла для прыкладанняў сярэдняй і вялікай магутнасці.

Вытворцы паўправаднікоў маюць цяжкасці з кіраваннем сістэмамі, якія выкарыстоўваюць іх прылады. Аднак сістэма з усталяванай ІС мае вырашальнае значэнне для агульнай прадукцыйнасці прылады. Для карыстацкіх IC-прылад распрацоўшчык сістэмы звычайна цесна супрацоўнічае з вытворцам, каб гарантаваць, што сістэма адказвае шматлікім патрабаванням рассейвання цяпла для прылад вялікай магутнасці. Такое ранняе супрацоўніцтва гарантуе, што ІС адпавядае стандартам электрычнасці і прадукцыйнасці, забяспечваючы пры гэтым належную працу ў сістэме астуджэння кліента. Многія буйныя паўправадніковыя кампаніі прадаюць прылады ў якасці стандартных кампанентаў, і няма сувязі паміж вытворцам і канчатковым дадаткам. У гэтым выпадку мы можам выкарыстоўваць толькі некаторыя агульныя рэкамендацыі, якія дапамогуць дасягнуць добрага рашэння пасіўнага адводу цяпла для ІС і сістэмы.

Распаўсюджаны тып паўправадніковых пакетаў – голы калодкі або пакет PowerPADTM. У гэтых пакетах чып усталяваны на металічнай пласціне, якая называецца накладкай для чыпаў. Гэты выгляд чып -пляцоўкі падтрымлівае чып у працэсе апрацоўкі чыпаў, а таксама з’яўляецца добрым цеплавым шляхам для адводу цяпла прылады. Калі запакаваная голая пракладка прыварваецца да друкаванай платы, цяпло хутка выходзіць з упакоўкі і трапляе ў друкаваную плату. Затым цяпло рассейваецца праз пласты друкаванай платы ў навакольнае паветра. Аголеныя пракладкі звычайна перадаюць каля 80% цяпла ў друкаваную плату праз ніжнюю частку пакета. Астатнія 20% цяпла вылучаецца праз драты прылады і розныя бакі пакета. Менш за 1% цяпла сыходзіць праз верхнюю частку пакета. У выпадку з гэтымі пакетамі без пракладкі добрая канструкцыя цеплавыдзялення друкаванай платы мае важнае значэнне для забеспячэння пэўнай прадукцыйнасці прылады.

Першы аспект дызайну друкаванай платы, які паляпшае цеплавыя характарыстыкі, – гэта размяшчэнне прылады друкаванай платы. Па магчымасці, магутныя кампаненты на друкаванай плаце павінны быць аддзелены адзін ад аднаго. Гэты фізічны інтэрвал паміж кампанентамі вялікай магутнасці павялічвае плошчу друкаванай платы вакол кожнага кампанента вялікай магутнасці, што дапамагае дасягнуць лепшай цеплааддачы. Варта асцярожна аддзяляць адчувальныя да тэмпературы кампаненты ад кампанентаў вялікай магутнасці на друкаванай плаце. Па магчымасці, магутныя кампаненты павінны размяшчацца далей ад кутоў друкаванай платы. Больш прамежкавае становішча друкаванай платы павялічвае плошчу дошкі вакол магутных кампанентаў, тым самым дапамагаючы рассейваць цяпло. На малюнку 2 паказаны два аднолькавыя паўправадніковыя прыборы: кампаненты А і В. Кампанент А, размешчаны ў куце друкаванай платы, мае тэмпературу пераходу мікрасхемы А на 5% вышэй, чым кампанент В, размешчаны больш у цэнтры. Адвод цяпла ў куце кампанента А абмежаваны меншай плошчай панэлі вакол кампанента, які выкарыстоўваецца для адводу цяпла.

Другі аспект – гэта структура друкаванай платы, якая аказвае найбольш вырашальны ўплыў на цеплавыя характарыстыкі канструкцыі друкаванай платы. Як правіла, чым больш медзі ў друкаванай плаце, тым вышэй цеплавыя характарыстыкі кампанентаў сістэмы. Ідэальная сітуацыя адводу цяпла для паўправадніковых прылад заключаецца ў тым, што чып усталяваны на вялікім блоку медзі з вадкасным астуджэннем. Гэта не практычна для большасці прыкладанняў, таму нам прыйшлося ўнесці іншыя змены ў друкаваную плату, каб палепшыць цеплавыдзяленне. Для большасці сучасных прыкладанняў агульны аб’ём сістэмы скарачаецца, што негатыўна ўплывае на прадукцыйнасць рассейвання цяпла. Вялікія друкаваныя платы маюць большую плошчу паверхні, якую можна выкарыстоўваць для перадачы цяпла, але таксама валодаюць большай гнуткасцю, каб пакінуць дастаткова месца паміж кампанентамі вялікай магутнасці.

Па магчымасці павялічвайце колькасць і таўшчыню медных слаёў друкаванай платы. Вага медзі для зазямлення, як правіла, вялікі, што з’яўляецца выдатным цеплавым шляхам для ўсяго цеплавыдзялення друкаванай платы. Размяшчэнне праводкі слаёў таксама павялічвае агульную ўдзельную вагу медзі, якая выкарыстоўваецца для цеплаправоднасці. Аднак гэтая праводка звычайна мае электрычную ізаляцыю, што абмяжоўвае яе выкарыстанне ў якасці патэнцыйнага радыятара. Зазямленне прылады павінна быць падключана як мага больш электрычна да як мага большай колькасці зазямляльных слаёў, каб максімальна павялічыць цеплаправоднасць. Адтуліны для адводу цяпла ў друкаванай плаце пад паўправадніковым прыладай дапамагаюць цяплу ўваходзіць ва ўбудаваныя пласты друкаванай платы і пераносіцца на заднюю частку платы.

Верхні і ніжні пласты друкаванай платы з’яўляюцца “галоўнымі месцамі” для паляпшэння астуджэння. Выкарыстанне больш шырокіх правадоў і разводка ад магутных прылад можа забяспечыць цеплавой шлях для адводу цяпла. Спецыяльная цеплаправодная плата – выдатны метад для адводу цяпла друкаванай платай. Цеплаправодная пласціна размешчана ў верхняй або задняй частцы друкаванай платы і цеплавой злучаецца з прыладай праз прамое злучэнне з медзі або цеплавое адтуліну. У выпадку ўбудаванай упакоўкі (толькі з вывадамі з абодвух бакоў упакоўкі) пласціна цеплаправоднасці можа быць размешчана на верхняй частцы друкаванай платы ў форме «сабачай косткі» (сярэдзіна такая ж вузкая, як і ўпакоўка, медзь ад пакета мае вялікую плошчу, маленькую пасярэдзіне і вялікую з абодвух канцоў). У выпадку чатырохбаковага пакета (з вывадамі з усіх чатырох бакоў) пласціна цеплаправоднасці павінна размяшчацца на задняй частцы друкаванай платы або ўнутры друкаванай платы.

Павелічэнне памеру цеплаправоднай пласціны – выдатны спосаб палепшыць цеплавыя характарыстыкі пакетаў PowerPAD. Розны памер цеплаправоднасці мае вялікі ўплыў на цеплавыя характарыстыкі. Табліца з інфармацыяй аб прадукце звычайна пералічвае гэтыя памеры. Але колькасна ацаніць уплыў дададзенай медзі на карыстацкую PCBS цяжка. З дапамогай онлайн-калькулятараў карыстальнікі могуць выбраць прыладу і змяніць памер меднай калодкі, каб ацаніць яе ўплыў на цеплавыя характарыстыкі друкаванай платы, не звязанай з JEDEC. Гэтыя інструменты разліку падкрэсліваюць, наколькі канструкцыя друкаванай платы ўплывае на прадукцыйнасць рассейвання цяпла. Для чатырохбаковых пакетаў, дзе плошча верхняй пляцоўкі крыху меншая за плошчу аголенай пляцоўкі прылады, убудаванне або задні пласт-гэта першы спосаб дасягнення лепшага астуджэння. Для падвойных лінейных пакетаў мы можам выкарыстоўваць стыль пракладкі “сабачая костка” для адводу цяпла.

Нарэшце, для астуджэння можна таксама выкарыстоўваць сістэмы з большым ПХБ. Шрубы, якія выкарыстоўваюцца для мацавання друкаванай платы, таксама могуць забяспечыць эфектыўны цеплавы доступ да падставы сістэмы пры падключэнні да цеплавой пласціны і пласту зазямлення. Улічваючы цеплаправоднасць і кошт, колькасць шруб варта павялічыць да пункту памяншэння аддачы. Пасля падлучэння да цеплавой пліты металічная друкаваная плата мае большую плошчу астуджэння. У некаторых выпадках, калі корпус друкаванай платы мае абалонку, матэрыял для паяння TYPE B мае больш высокія цеплавыя характарыстыкі, чым абалонка з паветраным астуджэннем. Астуджальныя рашэнні, такія як вентылятары і ласты, таксама звычайна выкарыстоўваюцца для астуджэння сістэмы, але яны часта патрабуюць больш месца або патрабуюць змяненняў канструкцыі для аптымізацыі астуджэння.

Каб спраектаваць сістэму з высокімі цеплавымі характарыстыкамі, недастаткова выбраць добрае прыстасаванне ІС і закрытае рашэнне. Планаванне прадукцыйнасці астуджэння IC залежыць ад друкаванай платы і магутнасці сістэмы астуджэння, што дазваляе прыладам IC хутка астываць. Згаданы вышэй метад пасіўнага астуджэння можа значна палепшыць прадукцыйнасць цеплавыдзялення сістэмы.