Hogyan kell használni PCB IC-csomag hőelvezetésére?

A PCB tervezésének első szempontja, amely javíthatja a hőteljesítményt, a PCB eszköz elrendezése. Amikor csak lehetséges, a PCB-n lévő nagy teljesítményű alkatrészeket el kell választani egymástól. A nagy teljesítményű komponensek közötti fizikai elválasztás maximalizálja a PCB-területet minden nagy teljesítményű komponens körül, ezáltal segíti a jobb hővezetést. Ügyelni kell arra, hogy a NYÁK-on lévő hőmérséklet-érzékeny alkatrészeket elszigeteljék a nagy teljesítményű alkatrészektől. Amikor csak lehetséges, a nagy teljesítményű alkatrészek beépítési helye távol legyen a nyomtatott áramköri lap sarkaitól. A NYÁK központibb elhelyezése maximalizálhatja a nagy teljesítményű alkatrészek körüli tábla területét, ezáltal elősegítve a hőelvezetést. A 2. ábra két azonos félvezető eszközt mutat: az A komponenst és a B komponenst. Az A komponens a PCB sarkában található, és a szerszám csatlakozási hőmérséklete 5%-kal magasabb, mint a B komponens, mivel a B komponens közelebb van a közepéhez. Mivel az alkatrész körüli táblaterület a hőelvezetéshez kisebb, az A komponens sarkánál korlátozott a hőleadás.

Hogyan használjunk PCB-t az IC-csomag hőelvezetésére?

A második szempont a NYÁK szerkezete, amely a legdöntőbb hatással van a NYÁK tervezésének hőteljesítményére. Az általános elv a következő: minél több réz van a NYÁK-ban, annál nagyobb a rendszerelemek hőteljesítménye. A félvezető eszközök ideális hőleadási helyzete az, hogy a chipet egy nagy darab folyadékhűtéses rézre szerelik fel. A legtöbb alkalmazásnál ez a szerelési mód nem praktikus, ezért csak néhány egyéb változtatást tudunk végrehajtani a PCB-n a hőelvezetési teljesítmény javítása érdekében. Manapság a legtöbb alkalmazás esetében a rendszer teljes térfogata tovább csökken, ami kedvezőtlenül befolyásolja a hőelvezetési teljesítményt. Minél nagyobb a NYÁK, annál nagyobb a hővezetésre használható terület, és nagyobb a rugalmassága is, így elegendő hely marad a nagy teljesítményű alkatrészek között.

Amikor csak lehetséges, maximalizálja a PCB réz alaplapok számát és vastagságát. Az alapréteg réz tömege általában viszonylag nagy, és kiváló termikus út az egész PCB számára a hő elvezetésére. Az egyes rétegek vezetékeinek elrendezése növeli a hővezetésre használt réz teljes arányát is. Ez a vezeték azonban általában elektromosan és hőszigetelve van, ami korlátozza potenciális hőelvezető rétegként betöltött szerepét. Az eszköz alaplapjának huzalozásának a lehető legelektromosabbnak kell lennie sok földelőlappal, hogy segítse a hővezetés maximalizálását. A félvezető eszköz alatti PCB-n lévő hőelvezető nyílások segítik a hő bejutását a nyomtatott áramköri lap eltemetett rétegeibe, és az áramköri lap hátuljához vezetni.

A hőelvezetési teljesítmény javítása érdekében a PCB felső és alsó rétege „arany helyek”. Használjon szélesebb vezetékeket, és távolítsa el őket a nagy teljesítményű eszközöktől, hogy hőutat biztosítson a hőelvezetéshez. A dedikált hőpanel kiváló módszer a PCB hőelvezetésére. A hőpanel általában a nyomtatott áramköri lap tetején vagy hátulján található, és közvetlen rézcsatlakozáson vagy termikus átmenőn keresztül termikusan kapcsolódik az eszközhöz. Inline csomagolás esetén (kétoldali vezetékes csomagok) ez a fajta hővezető tábla a NYÁK tetején helyezhető el, és „kutyacsont” alakúra (a közepe olyan keskeny, mint a csomag, és a a csomagtól távol eső terület viszonylag kicsi. Nagy, kicsi a közepén és nagy a végén). Négyoldalas csomagolás esetén (mind a négy oldalon vannak vezetékek) a hővezető lemezt a NYÁK hátoldalán kell elhelyezni, vagy belépni a NYÁK-ba.

Hogyan használjunk PCB-t az IC-csomag hőelvezetésére?

A hőtábla méretének növelése kiváló módja a PowerPAD csomag hőteljesítményének javításának. A különböző hővezető lemezméretek nagyban befolyásolják a hőteljesítményt. A táblázat formájában biztosított termék adatlap általában felsorolja ezeket a méretadatokat. Nehéz azonban számszerűsíteni az egyedi PCB-k hozzáadott rézének hatását. Egyes online számológépek segítségével a felhasználók kiválaszthatnak egy eszközt, majd megváltoztathatják a rézpárna méretét, hogy megbecsüljék annak hatását a nem JEDEC PCB-k hőelvezetési teljesítményére. Ezek a számítási eszközök rávilágítanak a NYÁK tervezésének a hőteljesítményre gyakorolt ​​hatására. Négyoldalas csomag esetén a felső párna területe csak kisebb, mint a készülék szabadon lévő betétének területe. Ebben az esetben az eltemetett vagy hátsó réteg az első módja a jobb hűtés elérésének. Dual in-line csomagoknál használhatunk „kutyacsont” betét stílust a hő elvezetésére.

Végül a nagyobb nyomtatott áramköri lapokkal rendelkező rendszerek is használhatók hűtésre. Abban az esetben, ha a csavarok a hővezető lemezhez és az alaplaphoz vannak csatlakoztatva a hőelvezetés érdekében, néhány, a nyomtatott áramköri lap felszereléséhez használt csavar hatékony hőutat is képezhet a rendszer alapjához. Figyelembe véve a hővezetési hatást és a költségeket, a csavarok száma legyen az a maximális érték, amely eléri a csökkenő hozamot. A hővezető lemezhez való csatlakoztatás után a fém NYÁK-erősítőlemez több hűtési területtel rendelkezik. Egyes alkalmazásoknál, ahol a nyomtatott áramköri lap héjjal van borítva, a típusvezérelt hegesztőjavító anyag nagyobb hőteljesítményű, mint a léghűtéses héj. A hűtési megoldások, például a ventilátorok és a hűtőbordák szintén gyakori módszerek a rendszerhűtésre, de általában több helyet igényelnek, vagy módosítani kell a kialakítást a hűtőhatás optimalizálása érdekében.

Nagyobb hőteljesítményű rendszer kialakításához nem elég egy jó IC eszközt és zárt megoldást választani. Az IC hőelvezetési teljesítménye a NYÁK-tól és a hőleadó rendszer azon képességétől függ, hogy gyorsan lehűti az IC eszközöket. A fenti passzív hűtési módszer alkalmazásával a rendszer hőelvezetési teljesítménye nagymértékben javítható.