IC-pakaĵoj dependas de PCB por varma disipado. 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. Zorgema pritraktado de PCB-aranĝo, tabula strukturo kaj aparata muntado povas helpi plibonigi varman disipan rendimenton por mezaj kaj altaj potencaj aplikoj.

Semikonduktaĵaj fabrikantoj malfacile regas sistemojn, kiuj uzas siajn aparatojn. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. Por laŭmendaj IC-aparatoj, la sistemdizajnisto tipe kunlaboras proksime kun la fabrikanto por certigi, ke la sistemo plenumas la multajn postulojn de varmega disipado de potencaj aparatoj. Ĉi tiu frua kunlaboro certigas, ke la IC plenumas elektrajn kaj agadajn normojn, certigante taŭgan funkciadon ene de la malvarmiga sistemo de la kliento. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. Ĉi-kaze ni povas uzi nur iujn ĝeneralajn gvidliniojn por helpi atingi pli bonan pasivan varman disipan solvon por IC kaj sistemo.

Kiel desegni varman disipadon por PCB

Ofta semikonduktaĵa pakaĵo estas nuda kuseneto aŭ PowerPADTM-pakaĵo. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Ĉi tiu speco de blato-bloko subtenas la blaton dum la procezo de blato-prilaborado, kaj ankaŭ estas bona termika vojo por aparata varma disipado. 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. Nudaj kusenaj pakaĵoj kutime transdonas ĉirkaŭ 80% de la varmego en la PCB tra la fundo de la pakaĵo. La ceteraj 20% de la varmo elsendas tra la aparataj dratoj kaj diversaj flankoj de la pakaĵo. Malpli ol 1% de la varmego eskapas tra la supro de la pakaĵo. En la kazo de ĉi tiuj senŝelaj pakoj, bona PCB-varmega disipado estas esenca por certigi certan aparatan agadon.

La unua aspekto de PCB-projektado, kiu plibonigas termikan rendimenton, estas PCB-enpaĝiga aranĝo. Kiam ajn eblas, la potencaj komponantoj sur la PCB devas esti apartigitaj unu de la alia. Ĉi tiu fizika interspaco inter alt-potencaj eroj maksimumigas la PCB-areon ĉirkaŭ ĉiu alt-potenca ero, kio helpas pli bonan varmotransigon. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Kiam ajn eblas, altaj potencaj eroj troviĝu for de la anguloj de la PCB. Pli intera PCB-pozicio maksimumigas la tabulan areon ĉirkaŭ la alt-potencaj komponantoj, tiel helpante malŝpari varmon. Du identaj duonkonduktiloj estas montritaj: eroj A kaj B. Komponento A, situanta ĉe la angulo de la PCB, havas A-krucan temperaturon 5% pli altan ol komponento B, kiu situas pli centre. La varma disipado ĉe la angulo de komponanto A estas limigita de la pli malgranda panela areo ĉirkaŭ la komponanto uzita por varma disipado.

La dua aspekto estas la strukturo de PCB, kiu havas la plej decidan influon sur la termika agado de PCB-projektado. Ĝenerale, ju pli da kupro havas la PCB, des pli alta estas la termika agado de la sistemaj komponantoj. La ideala varmeco disipanta situacion por semikonduktaĵaj aparatoj estas, ke la blato estas muntita sur granda bloko de likva malvarmigita kupro. Ĉi tio ne estas praktika por plej multaj aplikoj, do ni devis fari aliajn ŝanĝojn al la PCB por plibonigi varman disipadon. 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.

Kiam ajn eblas, maksimumigu la nombron kaj dikecon de PCB-kupraj tavoloj. La pezo de surtera kupro ĝenerale estas granda, kio estas bonega termika vojo por la tuta PCB-varma disipado. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Tamen ĉi tiu drataro kutime estas elektre izolita, limigante ĝian uzon kiel ebla varmega lavujo. La terkonekto de la aparato devas esti konektita kiel eble plej elektre al tiom multaj teraj tavoloj kiel eble por helpi maksimumigi varmokondukton. Varmaj disipaj truoj en la PCB sub la duonkondukta aparato helpas varmon eniri la enigitajn tavolojn de la PCB kaj transdoni al la malantaŭo de la tabulo.

La supraj kaj malsupraj tavoloj de PCB estas “ĉefaj lokoj” por plibonigita malvarmiga agado. Uzi pli larĝajn dratojn kaj vojon for de alt-potencaj aparatoj povas provizi termikan vojon por varma disipado. Speciala varmokondukta tabulo estas bonega metodo por PCB-varma disipado. La termokonduka plato situas sur la supro aŭ malantaŭo de la PCB kaj estas termike konektita al la aparato per rekta kupro-ligo aŭ termika tra-truo. Kaze de enlinia pakado (nur kun kondukiloj ambaŭflanke de la pakaĵo), la varmokondukta plato povas troviĝi sur la supro de la PCB, kun formo de “hundosto” (la mezo estas tiel mallarĝa kiel la pakaĵo, la kupro for de la pakaĵo havas grandan areon, malgrandan meze kaj grandan ĉe ambaŭ finoj). En la kazo de kvarflanka pakaĵo (kun kondukiloj sur ĉiuj kvar flankoj), la varmokondukta plato devas troviĝi sur la malantaŭo de la PCB aŭ ene de la PCB.

Pliigi la grandecon de la varmokondukta plato estas bonega maniero plibonigi la termikan rendimenton de pakaĵoj PowerPAD. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. Tabula produkta datuma folio kutime listigas ĉi tiujn dimensiojn. Sed kvantigi la efikon de aldonita kupro al kutimaj PCBS estas malfacile. 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. Ĉi tiuj kalkulaj iloj reliefigas la amplekson, en kiu PCB-projektado influas efikecon de varmega disipado. 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. Por duoblaj en-liniaj pakaĵoj, ni povas uzi la padstilon “hundosto” por dispeli varmecon.

Finfine, sistemoj kun pli grandaj PCBS ankaŭ povas esti uzataj por malvarmigo. 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. Konsiderante varmokonduktecon kaj koston, la nombro da ŝraŭboj devas esti maksimumigita ĝis malpliigo de revenoj. La metala PCB-rigidigilo havas pli da malvarmeta areo post esti konektita al la termika plato. Por iuj aplikoj, kie la PCB-loĝejo havas ŝelon, la lutaĵa materialo de TIPO B havas pli altan termikan rendimenton ol la aermalvarmigita ŝelo. Malvarmigaj solvoj, kiel ventumiloj kaj naĝiloj, ankaŭ estas ofte uzataj por sistemo-malvarmigo, sed ili ofte postulas pli da spaco aŭ postulas projektajn modifojn por optimumigi malvarmigon.

Por projekti sistemon kun alta termika agado, ne sufiĉas elekti bonan IC-aparaton kaj fermitan solvon. IC-malvarmiga agado-planado dependas de LA PCB kaj de la kapablo de la malvarmiga sistemo por permesi IC-aparatojn malvarmiĝi rapide. La pasiva malvarmiga metodo menciita supre povas multe plibonigi la varmegan disipadon de la sistemo.