IC packages rely on PCB foar waarmteferlies. 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. Foarsichtich ôfhanneljen fan PCB-yndieling, boerdstruktuer, en apparaatmontering kin helpe by it ferbetterjen fan prestaasjes fan waarmte-dissipaasje foar applikaasjes mei medium en hege macht.

Semiconductor -fabrikanten hawwe muoite mei it kontrolearjen fan systemen dy’t har apparaten brûke. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. Foar oanpaste IC-apparaten wurket de systeemûntwerper typysk nau gear mei de fabrikant om te soargjen dat it systeem foldocht oan ‘e protte easken foar hjittedissipaasje fan apparaten mei hege macht. This early collaboration ensures that the IC meets electrical and performance standards, while ensuring proper operation within the customer’s cooling system. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. Yn dit gefal kinne wy ​​allinich guon algemiene rjochtlinen brûke om te helpen in bettere passive oplossing foar waarmte -dissipaasje te berikken foar IC en systeem.

Hoe kinne wy ​​waarmteferlies foar PCB ûntwerpe

Mienskiplik pakket semiconductor -pakket is bleat pad as PowerPADTM -pakket. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Dit soarte chippad stipet de chip yn it proses fan chipferwurking, en is ek in goed termysk paad foar waarmteôfwiking fan apparaten. 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. Pakketjes mei bleat pad oerdrage typysk sawat 80% fan ‘e waarmte yn’ e PCB fia de boaiem fan it pakket. De oerbleaune 20% fan ‘e waarmte wurdt útstjoerd fia de apparaatdraden en ferskate kanten fan it pakket. Less than 1% of the heat escapes through the top of the package. Yn it gefal fan dizze bleate-pakket-pakketten is goed ûntwerp fan PCB-hjittedissipaasje essensjeel om bepaalde prestaasjes fan it apparaat te garandearjen.

It earste aspekt fan PCB -ûntwerp dat termyske prestaasjes ferbetteret is de layout fan PCB -apparaten. Wannear mooglik moatte de komponinten mei hege macht op ‘e PCB fan elkoar skieden wurde. Dizze fysike ôfstân tusken komponinten mei hege macht maksimaliseart it PCB-gebiet om elke komponint mei hege macht, wat helpt by it berikken fan bettere waarmte-oerdracht. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Wêr mooglik moatte komponinten mei hege macht fuort fan ‘e hoeken fan’ e PCB lizze. In mear tuskenlizzende PCB-posysje maksimaliseart it boerdgebiet om ‘e komponinten mei hege macht, en helpt dêrmei waarmte te fersprieden. Twa identike halfgeleider -apparaten wurde werjûn: komponinten A en B. Komponint A, lizzend op ‘e hoeke fan’ e PCB, hat in chip -krúningstemperatuer 5% heger dan komponint B, dat sintraal is pleatst. De hjittedissipaasje op ‘e hoeke fan komponint A wurdt beheind troch it lytsere panielgebiet om it komponint dat wurdt brûkt foar hjittedissipaasje.

It twadde aspekt is de struktuer fan PCB, dy’t de meast beslissende ynfloed hat op ‘e termyske prestaasjes fan PCB -ûntwerp. As algemiene regel, hoe mear koper de PCB hat, hoe heger de termyske prestaasjes fan ‘e systeemkomponinten. De ideale situaasje foar hjittedissipaasje foar halfgeleiderapparaten is dat de chip is monteare op in grut blok mei floeistofgekoelde koper. Dit is net praktysk foar de measte tapassingen, dus wy moasten oare feroaringen meitsje oan ‘e PCB om de waarmteferlies te ferbetterjen. 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.

As it mooglik is, maksimalisearje it oantal en dikte fan PCB -koperlagen. It gewicht fan grûnkoper is oer it algemien grut, wat in treflik termysk paad is foar de heule PCB -hjittedissipaasje. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Dizze bedrading is lykwols gewoanlik elektrysk isolearre, wêrtroch it gebrûk dêrfan wurdt beheind as in mooglike waarmtewetter. De ierdapparaat fan it apparaat moat sa elektrysk mooglik wurde bedraad op safolle mooglik grûnlagen om te helpen maksimalisearjen fan waarmtegeleiding. Gaten foar waarmteferlies yn ‘e PCB ûnder it halfgeleiderapparaat helpe waarmte de ynbêde lagen fan’ e PCB yn te gean en oer te dragen nei de efterkant fan it boerd.

De boppeste en ûnderste lagen fan in PCB binne “prime lokaasjes” foar ferbettere koelprestaasjes. Breder draaien brûke en fuortride fan apparaten mei hege macht kin in termysk paad leverje foar hjittedissipaasje. Spesjaal waarmtegeleidingsboerd is in poerbêste metoade foar PCB -hjittedissipaasje. De thermaalgeleidende plaat leit oan ‘e boppekant as efterkant fan’ e PCB en is termysk ferbûn mei it apparaat fia in direkte koperferbining as in thermysk trochgat. Yn it gefal fan inline ferpakking (allinich mei leads oan beide kanten fan it pakket) kin de waarmtegelei plaat oan ‘e boppekant fan’ e PCB lizze, foarmje as in “hûnbeien” (it midden is sa smel as it pakket, de koper fuort fan it pakket hat in grut gebiet, lyts yn ‘t midden en grut oan beide einen). Yn it gefal fan pakket mei fjouwer kanten (mei leads oan alle fjouwer kanten), moat de waarmtegeleidingplaat op ‘e rêch fan’ e PCB as yn ‘e PCB lizze.

It fergrutsjen fan de grutte fan ‘e waarmtegeleidingsplaat is in poerbêste manier om de termyske prestaasjes fan PowerPAD -pakketten te ferbetterjen. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. In tabulêr produktgegevensblêd listet dizze dimensjes gewoanlik op. Mar kwantifisearjen fan de ynfloed fan tafoege koper op oanpaste PCBS is lestich. 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. Dizze berekkeningsynstruminten markearje de mjitte wêryn PCB -ûntwerp de prestaasjes fan waarmte -dissipaasje beynfloedet. 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. Foar dûbele yn-line pakketten kinne wy ​​de padstyl “hûneknoop” brûke om waarmte te fersprieden.

Uteinlik kinne systemen mei gruttere PCBS ek wurde brûkt foar koeling. 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. Sjoen thermyske konduktiviteit en kosten, soe it oantal skroeven moatte wurde maksimalisearre oant it ferminderjen fan rendemint. De metalen PCB -ferstiver hat mear koelgebiet neidat se is ferbûn mei de termyske plaat. Foar guon applikaasjes wêr’t de PCB -húsfesting in shell hat, hat it TYPE B soldeer patchmateriaal in hegere termyske prestaasjes dan de loftkoelde shell. Koelingsoplossingen, lykas fans en finnen, wurde ek faak brûkt foar systeembekoeling, mar se fereaskje faaks mear romte as fereaskje ûntwerpmodifikaasjes om koeling te optimalisearjen.

Om in systeem te ûntwerpen mei hege termyske prestaasjes, is it net genôch om in goed IC -apparaat en sletten oplossing te kiezen. Plannen fan IC -koelprestaasjes hinget ôf fan DE PCB en de kapasiteit fan it koelsysteem om IC -apparaten fluch te koelen. De hjirboppe neamde passive koelmethode kin de prestaasjes fan waarmte -dissipaasje fan it systeem sterk ferbetterje.