કેવી રીતે વાપરવું પીસીબી IC પેકેજ હીટ ડિસીપેશન માટે?

PCB ડિઝાઇનનું પ્રથમ પાસું જે થર્મલ કામગીરીને સુધારી શકે છે તે PCB ઉપકરણ લેઆઉટ છે. જ્યારે પણ શક્ય હોય ત્યારે, PCB પરના ઉચ્ચ-શક્તિના ઘટકોને એકબીજાથી અલગ કરવા જોઈએ. ઉચ્ચ-શક્તિના ઘટકો વચ્ચેનું આ ભૌતિક વિભાજન દરેક ઉચ્ચ-શક્તિ ઘટકની આસપાસના PCB વિસ્તારને મહત્તમ બનાવે છે, જેનાથી વધુ સારી ગરમીનું વહન પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ મળે છે. પીસીબી પર તાપમાન-સંવેદનશીલ ઘટકોને ઉચ્ચ-પાવર ઘટકોમાંથી અલગ કરવા માટે કાળજી લેવી જોઈએ. જ્યારે પણ શક્ય હોય, ત્યારે ઉચ્ચ-શક્તિના ઘટકોનું સ્થાપન સ્થાન PCB ના ખૂણાઓથી દૂર હોવું જોઈએ. વધુ કેન્દ્રિય PCB સ્થાન ઉચ્ચ-પાવર ઘટકોની આસપાસના બોર્ડ વિસ્તારને મહત્તમ કરી શકે છે, જેનાથી ગરમીને દૂર કરવામાં મદદ મળે છે. આકૃતિ 2 બે સરખા સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો બતાવે છે: ઘટક A અને ઘટક B. ઘટક A PCB ના ખૂણે સ્થિત છે અને તેનું ડાઇ જંકશન તાપમાન છે જે ઘટક B કરતા 5% વધારે છે કારણ કે ઘટક B મધ્યની નજીક સ્થિત છે. ગરમીના વિસર્જન માટે ઘટકની આસપાસનો બોર્ડ વિસ્તાર નાનો હોવાથી, ઘટક A ના ખૂણે ગરમીનું વિસર્જન મર્યાદિત છે.

IC પેકેજ હીટ ડિસીપેશન માટે PCB નો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો?

બીજું પાસું PCB નું માળખું છે, જે PCB ડિઝાઇનના થર્મલ પ્રદર્શન પર સૌથી નિર્ણાયક પ્રભાવ ધરાવે છે. સામાન્ય સિદ્ધાંત છે: પીસીબીમાં વધુ તાંબુ, સિસ્ટમના ઘટકોનું થર્મલ પ્રદર્શન વધારે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટે આદર્શ ગરમીના વિસર્જનની સ્થિતિ એ છે કે ચિપ પ્રવાહી-ઠંડા તાંબાના મોટા ટુકડા પર માઉન્ટ થયેલ છે. મોટાભાગની એપ્લિકેશનો માટે, આ માઉન્ટ કરવાની પદ્ધતિ અવ્યવહારુ છે, તેથી અમે ગરમીના વિસર્જનની કામગીરીને સુધારવા માટે PCBમાં માત્ર કેટલાક અન્ય ફેરફારો કરી શકીએ છીએ. આજે મોટાભાગની એપ્લિકેશનો માટે, સિસ્ટમનું કુલ વોલ્યુમ સંકોચવાનું ચાલુ રાખે છે, જે ગરમીના વિસર્જનની કામગીરી પર પ્રતિકૂળ અસર કરે છે. પીસીબી જેટલો મોટો છે, તેટલો મોટો વિસ્તાર કે જેનો ઉપયોગ ગરમીના વહન માટે થઈ શકે છે, અને તેમાં વધુ લવચીકતા પણ છે, જે ઉચ્ચ-શક્તિના ઘટકો વચ્ચે પૂરતી જગ્યા આપે છે.

જ્યારે પણ શક્ય હોય ત્યારે, PCB કોપર ગ્રાઉન્ડ પ્લેનની સંખ્યા અને જાડાઈને મહત્તમ કરો. ગ્રાઉન્ડ લેયર તાંબાનું વજન સામાન્ય રીતે પ્રમાણમાં મોટું હોય છે, અને તે સમગ્ર PCB માટે ગરમીને દૂર કરવા માટે ઉત્તમ થર્મલ પાથ છે. દરેક સ્તર માટે વાયરિંગની ગોઠવણી ગરમીના વહન માટે વપરાતા તાંબાના કુલ પ્રમાણને પણ વધારશે. જો કે, આ વાયરિંગ સામાન્ય રીતે વિદ્યુત અને થર્મલી રીતે અલગ હોય છે, જે સંભવિત ગરમીના વિસર્જન સ્તર તરીકે તેની ભૂમિકાને મર્યાદિત કરે છે. ઉપકરણના ગ્રાઉન્ડ પ્લેનનું વાયરિંગ ઘણા ગ્રાઉન્ડ પ્લેન સાથે શક્ય તેટલું વિદ્યુત હોવું જોઈએ, જેથી મહત્તમ ગરમીનું વહન કરવામાં મદદ મળી શકે. સેમીકન્ડક્ટર ઉપકરણ હેઠળ પીસીબી પર ગરમીનું વિસર્જન થાય છે તે ગરમીને પીસીબીના દફનાવવામાં આવેલા સ્તરોમાં પ્રવેશવામાં અને સર્કિટ બોર્ડના પાછળના ભાગમાં વહન કરવામાં મદદ કરે છે.

ગરમીના વિસર્જનની કામગીરીમાં સુધારો કરવા માટે, PCB ના ઉપરના અને નીચેના સ્તરો “ગોલ્ડન લોકેશન્સ” છે. વિશાળ વાયરનો ઉપયોગ કરો અને તેમને ઉષ્માના વિસર્જન માટે થર્મલ પાથ પ્રદાન કરવા માટે ઉચ્ચ-પાવર ઉપકરણોથી દૂર કરો. સમર્પિત થર્મલ બોર્ડ પીસીબી હીટ ડિસીપેશન માટે ઉત્તમ પદ્ધતિ છે. થર્મલ બોર્ડ સામાન્ય રીતે પીસીબીની ટોચ પર અથવા પાછળ સ્થિત હોય છે, અને સીધા કોપર કનેક્શન અથવા થર્મલ વાયા દ્વારા ઉપકરણ સાથે થર્મલ રીતે જોડાયેલ હોય છે. ઇનલાઇન પેકેજના કિસ્સામાં (બંને બાજુઓ પર લીડ્સવાળા પેકેજો), આ પ્રકારનું ઉષ્મા વાહક બોર્ડ પીસીબીની ટોચ પર સ્થિત હોઈ શકે છે અને “કૂતરાના હાડકા” જેવો આકાર આપી શકે છે (મધ્યમ પેકેજ જેટલું સાંકડું છે, અને પેકેજથી દૂરનો વિસ્તાર પ્રમાણમાં નાનો છે. મોટો, મધ્યમાં નાનો અને છેડે મોટો). ચાર-બાજુના પેકેજના કિસ્સામાં (ચારે બાજુઓ પર લીડ્સ હોય છે), હીટ-કન્ડક્ટિંગ પ્લેટ પીસીબીની પાછળ સ્થિત હોવી જોઈએ અથવા પીસીબીમાં દાખલ થવી જોઈએ.

IC પેકેજ હીટ ડિસીપેશન માટે PCB નો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો?

થર્મલ બોર્ડનું કદ વધારવું એ PowerPAD પેકેજની થર્મલ કામગીરીને સુધારવાનો ઉત્તમ માર્ગ છે. વિવિધ ઉષ્મા વાહક પ્લેટના કદનો થર્મલ પ્રભાવ પર મોટો પ્રભાવ હોય છે. કોષ્ટકના રૂપમાં પ્રદાન કરેલ ઉત્પાદન ડેટા શીટ સામાન્ય રીતે આ કદની માહિતીને સૂચિબદ્ધ કરે છે. જો કે, કસ્ટમ PCB ના ઉમેરેલા કોપરની અસરનું પ્રમાણ નક્કી કરવું મુશ્કેલ છે. કેટલાક ઓનલાઈન કેલ્ક્યુલેટરનો ઉપયોગ કરીને, વપરાશકર્તાઓ ઉપકરણ પસંદ કરી શકે છે અને પછી નોન-જેઈડીઈસી પીસીબીના હીટ ડિસીપેશન પરફોર્મન્સ પર તેની અસરનો અંદાજ કાઢવા માટે કોપર પેડનું કદ બદલી શકે છે. આ ગણતરી સાધનો થર્મલ કામગીરી પર PCB ડિઝાઇનની અસરને પ્રકાશિત કરે છે. ચાર-બાજુના પેકેજ માટે, ટોચના પેડનો વિસ્તાર ઉપકરણના ખુલ્લા પેડના વિસ્તાર કરતા થોડો નાનો છે. આ કિસ્સામાં, દફનાવવામાં અથવા પાછળનું સ્તર વધુ સારી ઠંડક પ્રાપ્ત કરવાનો પ્રથમ માર્ગ છે. ડ્યુઅલ ઇન-લાઇન પેકેજો માટે, અમે ગરમીને દૂર કરવા માટે “કૂતરાનું હાડકું” પેડ શૈલીનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.

છેલ્લે, મોટા PCB વાળી સિસ્ટમોનો ઉપયોગ ઠંડક માટે પણ થઈ શકે છે. જો સ્ક્રૂ હીટ-કન્ડક્ટીંગ પ્લેટ અને ગ્રાઉન્ડ પ્લેન સાથે હીટ ડિસીપેશન માટે જોડાયેલા હોય, તો પીસીબીને માઉન્ટ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક સ્ક્રૂ સિસ્ટમ બેઝ માટે અસરકારક હીટ પાથ પણ બની શકે છે. ગરમીના વહનની અસર અને કિંમતને ધ્યાનમાં લેતા, સ્ક્રૂની સંખ્યા મહત્તમ મૂલ્ય હોવી જોઈએ જે ઘટતા વળતરના બિંદુ સુધી પહોંચે છે. થર્મલ વાહક પ્લેટ સાથે કનેક્ટ થયા પછી, મેટલ પીસીબી રિઇન્ફોર્સમેન્ટ પ્લેટમાં વધુ ઠંડક વિસ્તાર હોય છે. કેટલીક એપ્લિકેશનો માટે જ્યાં PCB શેલથી ઢંકાયેલું હોય છે, પ્રકાર નિયંત્રિત વેલ્ડીંગ સમારકામ સામગ્રીમાં એર-કૂલ્ડ શેલ કરતાં વધુ થર્મલ કામગીરી હોય છે. કૂલિંગ સોલ્યુશન્સ, જેમ કે પંખા અને હીટ સિંક, પણ સિસ્ટમ ઠંડક માટે સામાન્ય પદ્ધતિઓ છે, પરંતુ તેમને સામાન્ય રીતે વધુ જગ્યાની જરૂર હોય છે અથવા ઠંડકની અસરને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે ડિઝાઇનમાં ફેરફાર કરવાની જરૂર પડે છે.

ઉચ્ચ થર્મલ કામગીરી સાથે સિસ્ટમ ડિઝાઇન કરવા માટે, તે એક સારા IC ઉપકરણ અને બંધ ઉકેલ પસંદ કરવા માટે પૂરતું નથી. IC નું હીટ ડિસીપેશન પરફોર્મન્સ PCB અને IC ઉપકરણોને ઝડપથી ઠંડુ કરવા માટે હીટ ડિસીપેશન સિસ્ટમની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે. ઉપરોક્ત નિષ્ક્રિય ઠંડક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, સિસ્ટમની ગરમીના વિસર્જનની કામગીરીને મોટા પ્રમાણમાં સુધારી શકાય છે.