IC પેકેજો પર આધાર રાખે છે પીસીબી ગરમીના વિસર્જન માટે. 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. પીસીબી લેઆઉટ, બોર્ડ સ્ટ્રક્ચર અને ડિવાઇસ માઉન્ટની કાળજીપૂર્વક સંભાળ મધ્યમ-અને ઉચ્ચ-શક્તિ એપ્લિકેશન્સ માટે ગરમીના વિસર્જન પ્રદર્શનને સુધારવામાં મદદ કરી શકે છે.

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદકોને તેમના ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરતી સિસ્ટમોને નિયંત્રિત કરવામાં મુશ્કેલી પડે છે. જો કે, આઇસી ઇન્સ્ટોલ કરેલી સિસ્ટમ ઉપકરણની એકંદર કામગીરી માટે મહત્વપૂર્ણ છે. કસ્ટમ આઇસી ઉપકરણો માટે, સિસ્ટમ ડિઝાઇનર સામાન્ય રીતે ઉત્પાદક સાથે નજીકથી કામ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે કે સિસ્ટમ ઉચ્ચ-પાવર ઉપકરણોની ગરમીની વિસર્જનની ઘણી જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. આ પ્રારંભિક સહયોગ એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે ગ્રાહકની ઠંડક પ્રણાલીમાં યોગ્ય કામગીરી સુનિશ્ચિત કરતી વખતે IC વિદ્યુત અને કામગીરીના ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. આ કિસ્સામાં, અમે IC અને સિસ્ટમ માટે વધુ સારી રીતે નિષ્ક્રિય ગરમી વિસર્જન સોલ્યુશન હાંસલ કરવામાં સહાય માટે માત્ર કેટલીક સામાન્ય માર્ગદર્શિકાઓનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.

પીસીબી માટે ગરમીના વિસર્જનની રચના કેવી રીતે કરવી

સામાન્ય સેમિકન્ડક્ટર પેકેજ પ્રકાર બેર પેડ અથવા પાવરપેડ TM પેકેજ છે. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. આ પ્રકારની ચિપ પેડ ચીપ પ્રોસેસિંગની પ્રક્રિયામાં ચીપને ટેકો આપે છે, અને ઉપકરણ ગરમીના વિસર્જન માટે પણ સારો થર્મલ માર્ગ છે. 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. બેર પેડ પેકેજો સામાન્ય રીતે પેકેજના તળિયેથી 80% ગરમી પીસીબીમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. બાકીના 20% ગરમી ઉપકરણના વાયર અને પેકેજની વિવિધ બાજુઓ દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે. પેકેજની ટોચ પરથી 1% કરતા ઓછી ગરમી નીકળી જાય છે. આ બેર-પેડ પેકેજોના કિસ્સામાં, ચોક્કસ ઉપકરણ કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરવા માટે સારી પીસીબી હીટ ડિસીપેશન ડિઝાઇન આવશ્યક છે.

પીસીબી ડિઝાઇનનું પ્રથમ પાસું જે થર્મલ કામગીરીમાં સુધારો કરે છે તે પીસીબી ડિવાઇસ લેઆઉટ છે. જ્યારે પણ શક્ય હોય, પીસીબી પરના ઉચ્ચ-પાવર ઘટકો એકબીજાથી અલગ હોવા જોઈએ. હાઇ-પાવર ઘટકો વચ્ચેનું આ ભૌતિક અંતર દરેક હાઇ-પાવર ઘટકની આસપાસ પીસીબી વિસ્તારને મહત્તમ કરે છે, જે વધુ સારી રીતે હીટ ટ્રાન્સફર પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરે છે. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. જ્યાં પણ શક્ય હોય ત્યાં, ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઘટકો PCB ના ખૂણાઓથી દૂર સ્થિત હોવા જોઈએ. વધુ મધ્યવર્તી પીસીબી પોઝિશન હાઇ-પાવર ઘટકોની આસપાસ બોર્ડ વિસ્તારને મહત્તમ કરે છે, ત્યાં ગરમીને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે. બે સમાન સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો બતાવવામાં આવ્યા છે: ઘટકો A અને B. પીસીબીના ખૂણા પર સ્થિત કમ્પોનન્ટ એ, એ ચિપ જંકશનનું તાપમાન ઘટક બી કરતા 5% વધારે છે, જે વધુ કેન્દ્રમાં સ્થિત છે. ઘટક A ના ખૂણા પર ગરમીનું વિસર્જન ગરમીના વિસર્જન માટે વપરાતા ઘટકની આસપાસના નાના પેનલ વિસ્તાર દ્વારા મર્યાદિત છે.

બીજું પાસું પીસીબીનું માળખું છે, જે પીસીબી ડિઝાઇનની થર્મલ કામગીરી પર સૌથી નિર્ણાયક પ્રભાવ ધરાવે છે. સામાન્ય નિયમ તરીકે, પીસીબી જેટલું વધુ કોપર ધરાવે છે, તે સિસ્ટમ ઘટકોનું થર્મલ પ્રદર્શન વધારે છે. સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટે આદર્શ ગરમીના વિસર્જનની સ્થિતિ એ છે કે ચિપ પ્રવાહી-ઠંડુ તાંબાના મોટા બ્લોક પર માઉન્ટ થયેલ છે. મોટાભાગની એપ્લિકેશનો માટે આ વ્યવહારુ નથી, તેથી ગરમીના પ્રસારને સુધારવા માટે આપણે PCB માં અન્ય ફેરફારો કરવા પડ્યા. 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.

જ્યારે પણ શક્ય હોય, પીસીબી કોપર સ્તરોની સંખ્યા અને જાડાઈને મહત્તમ કરો. ગ્રાઉન્ડિંગ કોપરનું વજન સામાન્ય રીતે મોટું હોય છે, જે સમગ્ર પીસીબી ગરમીના વિસર્જન માટે ઉત્તમ થર્મલ માર્ગ છે. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. જો કે, આ વાયરિંગ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રિકલી ઇન્સ્યુલેટેડ હોય છે, સંભવિત હીટ સિંક તરીકે તેનો ઉપયોગ મર્યાદિત કરે છે. ગરમીના વહનને મહત્તમ કરવામાં મદદ કરવા માટે ડિવાઇસ ગ્રાઉન્ડિંગને શક્ય તેટલા ગ્રાઉન્ડિંગ લેયરમાં ઇલેક્ટ્રિકલી વાયર હોવું જોઈએ. પીસીબીમાં સેમીકન્ડક્ટર ઉપકરણની નીચે ગરમીના વિસર્જન છિદ્રો ગરમીને પીસીબીના એમ્બેડેડ સ્તરોમાં દાખલ કરવામાં અને બોર્ડની પાછળ સ્થાનાંતરિત કરવામાં મદદ કરે છે.

પીસીબીના ઉપર અને નીચેનાં સ્તરો ઠંડક સુધારવા માટે “પ્રાઇમ લોકેશન” છે. વ્યાપક વાયરોનો ઉપયોગ કરીને અને ઉચ્ચ-પાવર ઉપકરણોથી દૂર રૂટિંગ ગરમીના વિસર્જન માટે થર્મલ માર્ગ પ્રદાન કરી શકે છે. ખાસ ગરમી વહન બોર્ડ પીસીબી ગરમી વિસર્જન માટે એક ઉત્તમ પદ્ધતિ છે. થર્મલ વાહક પ્લેટ પીસીબીની ઉપર અથવા પાછળ સ્થિત છે અને સીધા કોપર કનેક્શન અથવા થર્મલ થ્રુ-હોલ દ્વારા ઉપકરણ સાથે થર્મલ રીતે જોડાયેલ છે. ઇનલાઇન પેકેજીંગના કિસ્સામાં (ફક્ત પેકેજની બંને બાજુ લીડ્સ સાથે), હીટ કંડક્શન પ્લેટ પીસીબીની ટોચ પર સ્થિત હોઈ શકે છે, જે “કૂતરાના હાડકા” જેવા આકારની હોય છે (મધ્યમ પેકેજ જેટલું સાંકડું હોય છે, પેકેજથી દૂર કોપરનો વિશાળ વિસ્તાર છે, મધ્યમાં નાનો અને બંને છેડા પર મોટો). ફોર-સાઇડ પેકેજના કિસ્સામાં (ચારે બાજુ લીડ્સ સાથે), હીટ કન્ડક્શન પ્લેટ પીસીબીની પાછળ અથવા પીસીબીની અંદર હોવી આવશ્યક છે.

ગરમી વહન પ્લેટના કદમાં વધારો પાવરપેડ પેકેજોની થર્મલ કામગીરી સુધારવા માટે એક ઉત્તમ રીત છે. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. ટેબ્યુલર પ્રોડક્ટ ડેટા શીટ સામાન્ય રીતે આ પરિમાણોની યાદી આપે છે. પરંતુ કસ્ટમ પીસીબીએસ પર ઉમેરાયેલા તાંબાની અસરને માપવી મુશ્કેલ છે. 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. આ ગણતરી સાધનો હદને પ્રકાશિત કરે છે કે પીસીબી ડિઝાઇન ગરમીના વિસર્જનની કામગીરીને કેટલી હદે પ્રભાવિત કરે છે. 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. ડ્યુઅલ ઇન-લાઇન પેકેજો માટે, અમે ગરમીને દૂર કરવા માટે “ડોગ બોન” પેડ શૈલીનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.

છેલ્લે, મોટા PCBS ધરાવતી સિસ્ટમોનો ઉપયોગ ઠંડક માટે પણ થઈ શકે છે. 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. થર્મલ વાહકતા અને ખર્ચને ધ્યાનમાં રાખીને, સ્ક્રુની સંખ્યા ઘટતા વળતર સુધી મહત્તમ હોવી જોઈએ. થર્મલ પ્લેટ સાથે જોડાયા પછી મેટલ પીસીબી સ્ટિફનર વધુ ઠંડક વિસ્તાર ધરાવે છે. PCB હાઉસિંગમાં શેલ હોય તેવી કેટલીક એપ્લિકેશન્સ માટે, TYPE B સોલ્ડર પેચ મટિરિયલ એર કૂલ્ડ શેલ કરતા વધારે થર્મલ કામગીરી ધરાવે છે. ચાહકો અને ફિન્સ જેવા ઠંડક સોલ્યુશન્સનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સિસ્ટમ ઠંડક માટે પણ થાય છે, પરંતુ ઠંડકને optimપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે તેમને ઘણીવાર વધુ જગ્યાની જરૂર પડે છે અથવા ડિઝાઇનમાં ફેરફારની જરૂર પડે છે.

ઉચ્ચ થર્મલ પર્ફોર્મન્સ ધરાવતી સિસ્ટમની રચના કરવા માટે, એક સારા આઇસી ઉપકરણ અને બંધ ઉકેલ પસંદ કરવા માટે તે પૂરતું નથી. આઈસી કૂલિંગ પર્ફોર્મન્સ શેડ્યૂલિંગ પીસીબી અને કૂલિંગ સિસ્ટમની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે જેથી આઈસી ઉપકરણોને ઝડપથી ઠંડુ કરી શકાય. ઉપર જણાવેલ નિષ્ક્રિય ઠંડક પદ્ધતિ સિસ્ટમના ગરમીના વિસર્જન પ્રભાવને મોટા પ્રમાણમાં સુધારી શકે છે.