Wie Sie uns nutzen PCB für die Wärmeableitung des IC-Gehäuses?

Der erste Aspekt des PCB-Designs, der die thermische Leistung verbessern kann, ist das Layout der PCB-Geräte. Hochleistungskomponenten auf der Leiterplatte sollten nach Möglichkeit voneinander getrennt werden. Diese physische Trennung zwischen den Hochleistungskomponenten maximiert die PCB-Fläche um jede Hochleistungskomponente und trägt so zu einer besseren Wärmeleitung bei. Es sollte darauf geachtet werden, temperaturempfindliche Bauteile auf der Leiterplatte von Hochleistungsbauteilen zu isolieren. Der Einbauort von Hochleistungskomponenten sollte nach Möglichkeit weit von den Ecken der Leiterplatte entfernt sein. Eine zentralere Leiterplattenposition kann die Leiterplattenfläche um Hochleistungskomponenten herum maximieren und so zur Wärmeableitung beitragen. Abbildung 2 zeigt zwei identische Halbleiterbauelemente: Komponente A und Komponente B. Komponente A befindet sich an der Ecke der Leiterplatte und hat eine Chip-Junction-Temperatur, die 5 % höher ist als die von Komponente B, da Komponente B näher an der Mitte liegt. Da die Leiterplattenfläche um das Bauteil herum zur Wärmeableitung kleiner ist, ist die Wärmeableitung an der Ecke des Bauteils A begrenzt.

Wie verwendet man PCB für die Wärmeableitung des IC-Gehäuses?

Der zweite Aspekt ist der Aufbau der Leiterplatte, der den entscheidenden Einfluss auf die thermische Leistung des Leiterplattendesigns hat. Generell gilt: Je mehr Kupfer in der Leiterplatte, desto höher die thermische Leistung der Systemkomponenten. Die ideale Wärmeableitungssituation für Halbleiterbauelemente besteht darin, dass der Chip auf einem großen Stück flüssigkeitsgekühltem Kupfer montiert ist. Für die meisten Anwendungen ist diese Montagemethode unpraktisch, daher können wir nur einige andere Änderungen an der Leiterplatte vornehmen, um die Wärmeableitungsleistung zu verbessern. Bei den meisten Anwendungen schrumpft heute das Gesamtvolumen des Systems weiter, was sich nachteilig auf die Wärmeableitungsleistung auswirkt. Je größer die Leiterplatte, desto größer ist die Fläche, die für die Wärmeleitung genutzt werden kann, und sie ist auch flexibler und lässt genügend Platz zwischen den Hochleistungskomponenten.

Maximieren Sie nach Möglichkeit die Anzahl und Dicke der PCB-Kupfer-Masseflächen. Das Gewicht des Masseschicht-Kupfers ist im Allgemeinen relativ groß, und es ist ein ausgezeichneter Wärmepfad für die gesamte Leiterplatte, um Wärme abzuleiten. Die Anordnung der Verdrahtung für jede Schicht erhöht auch den Gesamtanteil an Kupfer, der für die Wärmeleitung verwendet wird. Diese Verdrahtung ist jedoch normalerweise elektrisch und thermisch isoliert, was ihre Rolle als potenzielle Wärmeableitungsschicht einschränkt. Die Verdrahtung der Masseplatte des Geräts sollte bei vielen Masseplatten so elektrisch wie möglich sein, um die Wärmeleitung zu maximieren. Die Wärmeableitungs-Durchkontaktierungen auf der PCB unter dem Halbleiterbauelement tragen dazu bei, dass Wärme in die vergrabenen Schichten der PCB eindringt und zur Rückseite der Leiterplatte geleitet wird.

Um die Wärmeableitungsleistung zu verbessern, sind die obere und untere Schicht der Leiterplatte „goldene Orte“. Verwenden Sie breitere Drähte und verlegen Sie sie weg von Hochleistungsgeräten, um einen Wärmepfad für die Wärmeableitung bereitzustellen. Die dedizierte Thermoplatine ist eine hervorragende Methode zur Wärmeableitung von Leiterplatten. Die Thermoplatine befindet sich im Allgemeinen auf der Ober- oder Rückseite der Leiterplatte und ist über direkte Kupferverbindungen oder thermische Vias thermisch mit dem Gerät verbunden. Bei Inline-Packages (Packages mit beidseitigen Leitungen) kann diese Art von Wärmeleitplatine oben auf der Platine angeordnet und wie ein „Hundeknochen“ geformt werden (die Mitte ist so schmal wie das Package, und die der vom Paket entfernte Bereich ist relativ klein (groß, klein in der Mitte und groß an den Enden). Bei einem Vierseitengehäuse (alle vier Seiten sind Leitungen vorhanden) muss sich die Wärmeleitplatte auf der Rückseite der Leiterplatte befinden oder in die Leiterplatte eintreten.

Wie verwendet man PCB für die Wärmeableitung des IC-Gehäuses?

Die Vergrößerung der Wärmeplatine ist eine hervorragende Möglichkeit, die Wärmeleistung des PowerPAD-Pakets zu verbessern. Unterschiedliche Wärmeleitplattengrößen haben einen großen Einfluss auf die Wärmeleistung. Das tabellarisch zur Verfügung gestellte Produktdatenblatt listet diese Größenangaben in der Regel auf. Es ist jedoch schwierig, die Auswirkungen des zugesetzten Kupfers von kundenspezifischen PCBs zu quantifizieren. Mit einigen Online-Rechnern können Benutzer ein Gerät auswählen und dann die Größe des Kupferpads ändern, um seine Auswirkungen auf die Wärmeableitungsleistung von Nicht-JEDEC-Leiterplatten abzuschätzen. Diese Berechnungstools verdeutlichen die Auswirkungen des PCB-Designs auf die thermische Leistung. Bei einem vierseitigen Gehäuse ist die Fläche des oberen Pads nur kleiner als die Fläche des freiliegenden Pads des Geräts. In diesem Fall ist die vergrabene oder rückwärtige Schicht der erste Weg, um eine bessere Kühlung zu erreichen. Bei Dual-In-Line-Paketen können wir einen “Hundeknochen” -Pad-Stil verwenden, um die Wärme abzuleiten.

Schließlich können auch Systeme mit größeren Leiterplatten zur Kühlung verwendet werden. Für den Fall, dass die Schrauben zur Wärmeableitung mit der Wärmeleitplatte und der Masseplatte verbunden sind, können einige Schrauben, die zur Montage der Leiterplatte verwendet werden, auch zu effektiven Wärmepfaden zum Systemsockel werden. Unter Berücksichtigung des Wärmeleitungseffekts und der Kosten sollte die Anzahl der Schrauben der maximale Wert sein, der den Punkt sinkender Erträge erreicht. Nach dem Verbinden mit der Wärmeleitplatte hat die Metall-PCB-Verstärkungsplatte mehr Kühlfläche. Bei einigen Anwendungen, bei denen die Leiterplatte mit einer Hülle bedeckt ist, hat das typgesteuerte Schweißreparaturmaterial eine höhere Wärmeleistung als die luftgekühlte Hülle. Kühllösungen wie Lüfter und Kühlkörper sind ebenfalls gängige Methoden zur Systemkühlung, benötigen jedoch in der Regel mehr Platz oder müssen das Design ändern, um die Kühlwirkung zu optimieren.

Um ein System mit höherer thermischer Leistung zu entwickeln, reicht es nicht aus, ein gutes IC-Bauelement und eine geschlossene Lösung zu wählen. Die Wärmeableitungsleistung des IC hängt von der Leiterplatte und der Fähigkeit des Wärmeableitungssystems ab, die IC-Bauelemente schnell zu kühlen. Durch Verwendung des obigen passiven Kühlverfahrens kann die Wärmeableitungsleistung des Systems stark verbessert werden.