Как да използвате PCB за IC пакет разсейване на топлината?

Първият аспект на дизайна на печатни платки, който може да подобри топлинните характеристики, е разположението на устройството на печатната платка. Когато е възможно, компонентите с висока мощност на печатната платка трябва да бъдат отделени един от друг. Това физическо разделяне между компонентите с висока мощност максимизира площта на печатните платки около всеки компонент с висока мощност, като по този начин помага за постигане на по-добра топлопроводимост. Трябва да се внимава да се изолират чувствителни към температура компоненти на печатната платка от компоненти с висока мощност. Когато е възможно, мястото за инсталиране на компоненти с висока мощност трябва да е далеч от ъглите на печатната платка. По-централното разположение на печатната платка може да увеличи максимално площта на платката около компонентите с висока мощност, като по този начин спомага за разсейването на топлината. Фигура 2 показва две идентични полупроводникови устройства: компонент A и компонент B. Компонент A е разположен в ъгъла на печатната платка и има температура на свързване на матрицата, която е с 5% по-висока от компонент B, тъй като компонент B е разположен по-близо до средата. Тъй като площта на платката около компонента за разсейване на топлината е по-малка, разсейването на топлината в ъгъла на компонент А е ограничено.

Как да използвам печатни платки за разсейване на топлината на IC пакет?

Вторият аспект е структурата на печатната платка, която има най-решително влияние върху топлинните характеристики на дизайна на печатната платка. Общият принцип е: колкото повече мед е в печатната платка, толкова по-висока е топлинната ефективност на компонентите на системата. Идеалната ситуация на разсейване на топлината за полупроводникови устройства е, че чипът е монтиран върху голямо парче мед с течно охлаждане. За повечето приложения този метод на монтаж е непрактичен, така че можем да направим само някои други промени в печатната платка, за да подобрим ефективността на разсейване на топлината. За повечето приложения днес общият обем на системата продължава да се свива, което има неблагоприятен ефект върху ефективността на разсейването на топлината. Колкото по-голяма е печатната платка, толкова по-голяма е площта, която може да се използва за топлопроводимост, а също така има по-голяма гъвкавост, позволявайки достатъчно пространство между компонентите с висока мощност.

Когато е възможно, увеличете максимално броя и дебелината на медните заземителни плоскости на печатни платки. Теглото на медта на земния слой обикновено е сравнително голямо и това е отличен термичен път за цялата печатна платка за разсейване на топлината. Подреждането на окабеляването за всеки слой също ще увеличи общия дял на медта, използвана за топлопроводимост. Това окабеляване обаче обикновено е електрически и термично изолирано, което ограничава ролята му на потенциален слой за разсейване на топлината. Окабеляването на заземяващата равнина на устройството трябва да бъде възможно най-електрическо с много заземяващи равнини, за да помогне за максимално увеличаване на топлопроводимостта. Отводите за разсейване на топлина върху печатната платка под полупроводниковото устройство помагат на топлината да навлезе в заровените слоеве на печатната платка и да се отведе към задната част на платката.

За да се подобри ефективността на разсейване на топлината, горният и долният слой на печатната платка са „златни места“. Използвайте по-широки проводници и ги насочете далеч от устройства с висока мощност, за да осигурите термичен път за разсейване на топлината. Специалната термична платка е отличен метод за разсейване на топлината на печатни платки. Термичната платка обикновено се намира в горната или задната част на печатната платка и е термично свързана към устройството чрез директни медни връзки или термични връзки. В случай на вграден пакет (опаковки с проводници от двете страни), този вид топлопроводима платка може да бъде разположена върху горната част на печатната платка и оформена като „кучешка кост“ (средната е тясна като опаковката, а площта далеч от опаковката е сравнително малка Голяма, малка в средата и голяма в краищата). В случай на четиристранен пакет (има проводници и от четирите страни), топлопроводящата плоча трябва да бъде разположена на гърба на печатната платка или да влезе в печатната платка.

Как да използвам печатни платки за разсейване на топлината на IC пакет?

Увеличаването на размера на термичната платка е отличен начин за подобряване на топлинните характеристики на пакета PowerPAD. Различните размери на топлопроводимите плочи имат голямо влияние върху топлинните характеристики. Листът с данни за продукта, предоставен под формата на таблица, обикновено изброява тази информация за размера. Въпреки това е трудно да се определи количествено въздействието на добавената мед на персонализирани печатни платки. Използвайки някои онлайн калкулатори, потребителите могат да изберат устройство и след това да променят размера на медната подложка, за да оценят нейното въздействие върху производителността на разсейване на топлината на печатни платки, различни от JEDEC. Тези инструменти за изчисление подчертават влиянието на дизайна на печатни платки върху топлинните характеристики. При четиристранна опаковка площта на горната подложка е малко по-малка от площта на откритата подложка на устройството. В този случай заровеният или задният слой е първият начин за постигане на по-добро охлаждане. За двойни опаковки можем да използваме подложка „кучешка кост“ за разсейване на топлината.

И накрая, системи с по-големи печатни платки могат да се използват и за охлаждане. В случай, че винтовете са свързани към топлопроводящата плоча и заземяващата равнина за разсейване на топлината, някои винтове, използвани за монтиране на печатната платка, също могат да станат ефективни топлинни пътища към основата на системата. Като се има предвид ефекта на топлопроводимост и цената, броят на винтовете трябва да бъде максималната стойност, която достига точката на намаляваща възвръщаемост. След като е свързана към топлопроводимата плоча, металната подсилваща плоча на печатни платки има по-голяма охлаждаща площ. За някои приложения, при които печатната платка е покрита с обвивка, материалът за ремонт на заваряване с контролиран тип има по-висока топлинна ефективност от корпуса с въздушно охлаждане. Охлаждащите решения, като вентилатори и радиатори, също са често срещани методи за охлаждане на системата, но обикновено изискват повече пространство или трябва да се модифицира дизайнът, за да се оптимизира охлаждащия ефект.

За да се проектира система с по-високи топлинни характеристики, не е достатъчно да изберете добро IC устройство и затворено решение. Ефективността на разсейване на топлината на IC зависи от печатната платка и способността на системата за разсейване на топлината бързо да охлажда IC устройствата. Чрез използването на горния метод за пасивно охлаждане, ефективността на разсейване на топлината на системата може да бъде значително подобрена.