IC પેકેજો પર આધાર રાખે છે પીસીબી ગરમીના વિસર્જન માટે. સામાન્ય રીતે, હાઈ પાવર સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો માટે પીસીબી મુખ્ય ઠંડક પદ્ધતિ છે. સારી પીસીબી હીટ ડિસીપેશન ડિઝાઇનની મોટી અસર છે, તે સિસ્ટમને સારી રીતે ચલાવી શકે છે, પણ થર્મલ અકસ્માતોના છુપાયેલા ભયને પણ દફનાવી શકે છે. 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. ઘણી મોટી સેમિકન્ડક્ટર કંપનીઓ પ્રમાણભૂત ઘટકો તરીકે ઉપકરણો વેચે છે, અને ઉત્પાદક અને અંતિમ એપ્લિકેશન વચ્ચે કોઈ સંપર્ક નથી. આ કિસ્સામાં, અમે IC અને સિસ્ટમ માટે સારા નિષ્ક્રિય ગરમી વિસર્જન સોલ્યુશનને પ્રાપ્ત કરવામાં સહાય માટે માત્ર કેટલીક સામાન્ય માર્ગદર્શિકાઓનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ.

સામાન્ય સેમિકન્ડક્ટર પેકેજ પ્રકાર બેર પેડ અથવા પાવરપેડ TM પેકેજ છે. આ પેકેજોમાં, ચિપ મેટલ પ્લેટ પર લગાવવામાં આવે છે જેને ચિપ પેડ કહેવાય છે. આ પ્રકારની ચિપ પેડ ચીપ પ્રોસેસિંગની પ્રક્રિયામાં ચીપને ટેકો આપે છે, અને ઉપકરણ ગરમીના વિસર્જન માટે પણ સારો થર્મલ માર્ગ છે. જ્યારે પેકેજ્ડ બેર પેડને PCB પર વેલ્ડ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગરમી ઝડપથી પેકેજમાંથી અને PCB માં બહાર નીકળી જાય છે. ત્યારબાદ પીસીબી સ્તરો દ્વારા ગરમી આસપાસની હવામાં ફેલાઈ જાય છે. 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. પીસીબી પર હાઇ પાવર ઘટકોથી તાપમાન સંવેદનશીલ ઘટકોને અલગ કરવા માટે કાળજી લેવી જોઈએ. 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. આકૃતિ 2 બે સમાન સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો બતાવે 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. આજે મોટાભાગની એપ્લિકેશનો માટે, સિસ્ટમનું કુલ વોલ્યુમ સંકોચાઈ રહ્યું છે, જે ગરમીના વિસર્જનના પ્રભાવને પ્રતિકૂળ અસર કરે છે. મોટા પીસીબીએસમાં સપાટીનો વધુ વિસ્તાર હોય છે જેનો ઉપયોગ હીટ ટ્રાન્સફર માટે થઈ શકે છે, પણ હાઇ-પાવર ઘટકો વચ્ચે પૂરતી જગ્યા છોડવા માટે વધુ સુગમતા ધરાવે છે.

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. સ્તરોના વાયરિંગની ગોઠવણી ગરમીના વહન માટે વપરાતા તાંબાના કુલ ચોક્કસ ગુરુત્વાકર્ષણમાં પણ વધારો કરે છે. 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. ગરમીના વહન પ્લેટના વિવિધ કદ થર્મલ કામગીરી પર મોટો પ્રભાવ ધરાવે છે. ટેબ્યુલર પ્રોડક્ટ ડેટા શીટ સામાન્ય રીતે આ પરિમાણોની યાદી આપે છે. પરંતુ કસ્ટમ પીસીબીએસ પર ઉમેરાયેલા તાંબાની અસરને માપવી મુશ્કેલ છે. Calcનલાઇન કેલ્ક્યુલેટર સાથે, વપરાશકર્તાઓ બિન-જેઈડીઈસી પીસીબીના થર્મલ પ્રભાવ પર તેની અસરનો અંદાજ કા aવા માટે ઉપકરણ પસંદ કરી શકે છે અને કોપર પેડનું કદ બદલી શકે છે. આ ગણતરી સાધનો હદને પ્રકાશિત કરે છે કે પીસીબી ડિઝાઇન ગરમીના વિસર્જનની કામગીરીને કેટલી હદે પ્રભાવિત કરે છે. ફોર-સાઇડ પેકેજો માટે, જ્યાં ટોચના પેડનો વિસ્તાર ઉપકરણના એકદમ પેડ વિસ્તાર કરતા ઓછો હોય, ત્યાં વધુ સારી ઠંડક પ્રાપ્ત કરવાની પ્રથમ પદ્ધતિ એમ્બેડિંગ અથવા બેક લેયર છે. 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. પીસીબીને માઉન્ટ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સ્ક્રૂ થર્મલ પ્લેટ અને ગ્રાઉન્ડ લેયર સાથે જોડાયેલા હોય ત્યારે સિસ્ટમના આધાર પર અસરકારક થર્મલ એક્સેસ પણ આપી શકે છે. 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.