IC -paketid toetuvad PCB soojuse hajutamiseks. Üldiselt on trükkplaat suure võimsusega pooljuhtseadmete peamine jahutusmeetod. Hea trükkplaadi soojuse hajumise disainil on suur mõju, see võib süsteemi hästi tööle panna, kuid võib matta ka termiliste õnnetuste varjatud ohu. PCB paigutuse, plaadi struktuuri ja seadme kinnituse hoolikas käsitsemine võib aidata parandada soojuse hajumist keskmise ja suure võimsusega rakendustes.

Pooljuhtide tootjatel on raskusi nende seadmeid kasutavate süsteemide juhtimisel. Süsteem, kuhu on paigaldatud IC, on seadme üldise toimivuse seisukohalt kriitilise tähtsusega. Kohandatud IC-seadmete puhul teeb süsteemidisainer tavaliselt tihedat koostööd tootjaga, et süsteem vastaks suure võimsusega seadmete paljudele soojuse hajutamise nõuetele. See varajane koostöö tagab, et IC vastab elektri- ja jõudlusstandarditele, tagades samal ajal kliendi jahutussüsteemi nõuetekohase toimimise. Paljud suured pooljuhtfirmad müüvad seadmeid standardkomponentidena ning tootja ja lõpprakenduse vahel puudub kontakt. In this case, we can only use some general guidelines to help achieve a good passive heat dissipation solution for IC and system.

Tavaline pooljuhtpaketi tüüp on tühi padi või PowerPADTM pakett. Nendes pakettides on kiip paigaldatud metallplaadile, mida nimetatakse laastupadjaks. Selline kiibipadi toetab kiipi kiibi töötlemise protsessis ja on ka hea soojustee seadme soojuse hajutamiseks. Kui pakendatud paljas padi on trükkplaadile keevitatud, eraldub pakendist kiiresti trükkplaadile soojus. Seejärel hajub soojus läbi PCB kihtide ümbritsevasse õhku. Tühjad padjapakendid kannavad tavaliselt umbes 80% soojusest trükkplaadile läbi pakendi põhja. Ülejäänud 20% soojusest eraldub seadme juhtmete ja pakendi erinevate külgede kaudu. Vähem kui 1% soojusest väljub pakendi ülaosast. Nende palja padjaga pakettide puhul on hea PCB soojuse hajumise disain oluline, et tagada seadme teatud toimivus.

PCB disaini esimene aspekt, mis parandab termilist jõudlust, on PCB -seadme paigutus. Kui vähegi võimalik, tuleks PCB suure võimsusega komponendid üksteisest eraldada. See füüsiline vahemaa suure võimsusega komponentide vahel maksimeerib PCB ala iga suure võimsusega komponendi ümber, mis aitab saavutada paremat soojusülekannet. PCB -l tuleb hoolikalt eraldada temperatuuritundlikud komponendid suure võimsusega komponentidest. Võimaluse korral tuleks suure võimsusega komponendid paigutada trükkplaadi nurkadest eemale. Vahepealne trükkplaadi asend maksimeerib plaadi pindala suure võimsusega komponentide ümber, aidates seeläbi soojust hajutada. Figure 2 shows two identical semiconductor devices: components A and B. Komponendi A, mis asub trükkplaadi nurgas, kiibi ristmiku temperatuur on 5% kõrgem kui komponent B, mis on paigutatud tsentraalsemalt. Soojuse hajumist komponendi A nurgas piirab väiksem paneeli pindala soojuse hajutamiseks kasutatava komponendi ümber.

Teine aspekt on PCB struktuur, millel on PCB disaini soojuslikule jõudlusele kõige otsustavam mõju. Üldjuhul, mida rohkem vasega PCBd on, seda suurem on süsteemi komponentide soojuslik jõudlus. Pooljuhtseadmete ideaalne soojuseralduse olukord on see, et kiip on paigaldatud suurele vedelikjahutusega vaseplokile. See pole enamiku rakenduste jaoks otstarbekas, seega pidime soojuseralduse parandamiseks PCB -s tegema muid muudatusi. Enamiku tänapäevaste rakenduste puhul väheneb süsteemi kogumaht, mis mõjutab negatiivselt soojuse hajumist. Suurematel PCBS-idel on rohkem pinda, mida saab kasutada soojusülekandeks, kuid neil on ka rohkem paindlikkust, et jätta suure võimsusega komponentide vahele piisavalt ruumi.

Kui vähegi võimalik, maksimeerige PCB vasekihtide arvu ja paksust. Maandatud vase kaal on üldiselt suur, mis on suurepärane termiline tee kogu PCB soojuse hajumise jaoks. Kihtide juhtmestiku paigutus suurendab ka soojusjuhtivuseks kasutatava vase kogutihedust. Kuid see juhtmestik on tavaliselt elektriliselt isoleeritud, piirates selle kasutamist potentsiaalse jahutusradiaatorina. Seadme maandus tuleks võimalikult elektriliselt ühendada võimalikult paljude maanduskihtidega, et aidata soojusjuhtivust maksimeerida. Pooljuhtimisseadme all oleval trükkplaadil asuvad soojuse hajumise augud aitavad soojusel siseneda trükkplaadi sisseehitatud kihtidesse ja kanduda plaadi tagaküljele.

PCB ülemine ja alumine kiht on jahutamise parandamiseks „peamised kohad”. Laiemate juhtmete kasutamine ja suure võimsusega seadmetest eemale suunamine võib anda soojuse hajumiseks termilise tee. Spetsiaalne soojusjuhtivusplaat on suurepärane meetod PCB soojuse hajutamiseks. Soojusjuhtiv plaat asub trükkplaadi üla- või tagaküljel ja on seadmega termiliselt ühendatud kas otsese vaskühenduse või termilise läbiva ava kaudu. Sissepakendite puhul (ainult juhtmetega pakendi mõlemal küljel) võib soojusjuhtivusplaat asuda trükkplaadi ülaosas, kujundatud „koeraluuks” (keskel on sama kitsas kui pakendil, pakendist eemal oleval vasel on suur ala, keskel väike ja mõlemas otsas suur). Neljapoolse pakendi (juhtmed kõigil neljal küljel) puhul peab soojusjuhtivusplaat asuma trükkplaadi tagaküljel või trükkplaadi sees.

Soojusjuhtivusplaadi suuruse suurendamine on suurepärane viis PowerPAD -pakettide soojusliku jõudluse parandamiseks. Erinevatel soojusjuhtivusplaatide suurustel on suur mõju soojusvõimsusele. A tabular product data sheet typically lists these dimensions. Kuid lisatud vase mõju kohandatud PCBS -ile on raske kvantifitseerida. Veebikalkulaatorite abil saavad kasutajad valida seadme ja muuta vaskpadja suurust, et hinnata selle mõju mitte-JEDEC PCB termilisele jõudlusele. Need arvutusvahendid rõhutavad, mil määral PCB disain mõjutab soojuse hajumist. Nelja küljega pakendite puhul, mille ülemise padja pindala on seadme palja padja pindalast vaid väiksem, on kinnitus- või tagakiht esimene meetod parema jahutuse saavutamiseks. Kahekordsete reasiseste pakettide puhul saame soojuse hajutamiseks kasutada “koera luust” padja stiili.

Lõpuks saab jahutamiseks kasutada ka suurema PCBS -iga süsteeme. PCB paigaldamiseks kasutatavad kruvid võivad samuti pakkuda tõhusat termilist juurdepääsu süsteemi alusele, kui need on ühendatud termoplaadi ja maapinnaga. Arvestades soojusjuhtivust ja maksumust, tuleks kruvide arv maksimeerida kuni tootluse vähenemiseni. Metallist PCB -jäigastel on pärast termoplaadiga ühendamist rohkem jahutuspiirkonda. Mõne rakenduse puhul, kus trükkplaadi korpusel on kest, on B -tüüpi jooteplaastri materjalil parem soojusvõimsus kui õhkjahutusega kestal. Süsteemi jahutamiseks kasutatakse tavaliselt ka jahutuslahendusi, nagu ventilaatorid ja uimed, kuid need nõuavad sageli rohkem ruumi või vajavad jahutuse optimeerimiseks disainimuudatusi.

Suure termilise jõudlusega süsteemi projekteerimiseks ei piisa ainult hea IC -seadme ja suletud lahenduse valimisest. IC -jahutuse jõudluse ajastamine sõltub trükkplaadist ja jahutussüsteemi võimsusest, mis võimaldab IC -seadmetel kiiresti jahtuda. Eespool mainitud passiivse jahutamise meetod võib oluliselt parandada süsteemi soojuse hajumist.