Az IC csomagok támaszkodnak PCB a hőelvezetéshez. 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. A NYÁK-elrendezés, a tábla szerkezete és a készülék tartójának gondos kezelése javíthatja a hőelvezetési teljesítményt közepes és nagy teljesítményű alkalmazásoknál.

A félvezetőgyártóknak nehézségeik vannak az eszközeiket használó rendszerek irányításával. Az IC -vel felszerelt rendszer azonban kritikus fontosságú az eszköz általános teljesítménye szempontjából. Egyedi IC-eszközök esetén a rendszertervező általában szorosan együttműködik a gyártóval annak biztosítása érdekében, hogy a rendszer megfeleljen a nagy teljesítményű eszközök sok hőelvezetési követelményének. Ez a korai együttműködés biztosítja, hogy az IC megfelel az elektromos és teljesítményi szabványoknak, miközben biztosítja az ügyfél hűtési rendszerének megfelelő működését. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. Ebben az esetben csak néhány általános irányelvet használhatunk a jobb passzív hőelvezetési megoldás eléréséhez az IC és a rendszer számára.

Hogyan tervezzünk hőleadást a NYÁK -hoz

A leggyakrabban használt félvezető csomagok a csupasz párna vagy a PowerPADTM csomag. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Ez a fajta forgácslap támogatja a forgácsot a forgács feldolgozásának folyamatában, és jó hőút a készülék hőelvezetésére is. 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. A csupasz betétes csomagok általában a hő körülbelül 80% -át a csomagolás alján keresztül juttatják a NYÁK -ba. A hő fennmaradó 20% -a a készülék vezetékein és a csomagolás különböző oldalain keresztül távozik. A hő kevesebb mint 1% -a távozik a csomag tetején. Ezen csupasz párnás csomagok esetében a jó NYÁK-hőelvezetés elengedhetetlen a készülék bizonyos teljesítményének biztosításához.

A NYÁK -tervezés első szempontja, amely javítja a termikus teljesítményt, a NYÁK -készülék elrendezése. Amikor csak lehetséges, a NYÁK nagy teljesítményű alkatrészeit el kell választani egymástól. Ez a fizikai távolság a nagy teljesítményű alkatrészek között maximalizálja az egyes nagy teljesítményű alkatrészek körüli NYÁK-területet, ami elősegíti a jobb hőátadást. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Ahol csak lehetséges, a nagy teljesítményű alkatrészeket távol kell elhelyezni a NYÁK sarkától. A közbenső NYÁK-pozíció maximalizálja a tábla területét a nagy teljesítményű alkatrészek körül, ezáltal segítve a hő elvezetését. Két azonos félvezető eszköz látható: A és B komponens. Az A komponensnek, amely a NYÁK sarkában található, A forgácsolási hőmérséklete 5% -kal magasabb, mint a középen elhelyezett B komponensé. Az A komponens sarkában lévő hőelvezetést korlátozza a hőelvezetésre használt alkatrész körüli kisebb panelterület.

A második szempont a NYÁK szerkezete, amely a PCB -tervezés hőteljesítményére a legmeghatározóbb. Általános szabály, hogy minél több réz van a NYÁK -ban, annál nagyobb a rendszerkomponensek hőteljesítménye. A félvezető eszközök ideális hőelvezetési helyzete az, hogy a chipet egy nagy folyadékhűtéses réz blokkra szerelik fel. Ez a legtöbb alkalmazásnál nem praktikus, ezért más változtatásokat kellett végrehajtanunk a NYÁK -on a hőelvezetés javítása érdekében. 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.

Amikor csak lehetséges, maximalizálja a PCB rézrétegek számát és vastagságát. A földelő réz súlya általában nagy, ami kiváló hőút a teljes NYÁK -hőelvezetéshez. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Ez a huzalozás azonban általában elektromosan szigetelt, és korlátozza annak használatát potenciális hűtőbordaként. A készülék földelését a lehető legtöbb földelő réteghez kell vezetni, amennyire csak lehetséges, a hővezetés maximalizálása érdekében. A félvezető eszköz alatti NYÁK -ban lévő hőelvezető lyukak elősegítik a hő behatolását a NYÁK beágyazott rétegeibe, és továbbítják a tábla hátoldalára.

A NYÁK felső és alsó rétege „elsődleges hely” a jobb hűtési teljesítmény érdekében. A szélesebb vezetékek használata és a nagy teljesítményű készülékektől távol történő elvezetés termikus utat biztosíthat a hőelvezetéshez. A speciális hővezető lemez kiváló módszer a PCB hőelvezetésére. A hővezető lemez a NYÁK tetején vagy hátulján található, és közvetlen rézcsatlakozáson vagy hőátvezető lyukon keresztül termikusan csatlakozik a készülékhez. Inline csomagolás esetén (csak vezetékekkel a csomagolás mindkét oldalán) a hővezető lemez a NYÁK tetején helyezhető el, „kutyacsont” alakú (a közepe olyan keskeny, mint a csomagolás, a csomagotól távol lévő réz nagy területű, közepén kicsi és mindkét végén nagy). Négyoldalas csomag esetén (mind a négy oldalon vezetékekkel) a hővezető lemezt a NYÁK hátoldalán vagy a NYÁK belsejében kell elhelyezni.

A hővezető lemez méretének növelése kiváló módja a PowerPAD csomagok hőteljesítményének javítására. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. A táblázatos termék adatlap általában ezeket a méreteket sorolja fel. A hozzáadott réz egyéni PCBS -re gyakorolt ​​hatásának számszerűsítése azonban nehéz. 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. Ezek a számítási eszközök kiemelik, hogy a NYÁK kialakítása milyen mértékben befolyásolja a hőelvezetési teljesítményt. 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. Kettős soros csomagok esetében a „kutyacsont” párna stílusát használhatjuk a hő elvezetésére.

Végül a nagyobb PCBS -sel rendelkező rendszerek is használhatók hűtésre. 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. Figyelembe véve a hővezető képességet és a költségeket, a csavarok számát a hozam csökkenéséig kell maximalizálni. A fém NYÁK merevítőnek több hűtési területe van, miután csatlakoztatta a hőlemezhez. Bizonyos alkalmazásoknál, ahol a NYÁK -ház burkolattal rendelkezik, a B TÍPUSÚ forrasztóanyag -anyag nagyobb hőhatással rendelkezik, mint a léghűtéses héj. A hűtési megoldásokat, például a ventilátorokat és a bordákat is gyakran használják a rendszer hűtésére, de ezek gyakran több helyet igényelnek, vagy tervezési módosításokat igényelnek a hűtés optimalizálása érdekében.

A nagy termikus teljesítményű rendszer megtervezéséhez nem elegendő egy jó IC -eszközt és zárt megoldást választani. Az IC hűtési teljesítmény ütemezése A NYÁK -tól és a hűtőrendszer kapacitásától függ, hogy az IC -eszközök gyorsan lehűlhessenek. A fent említett passzív hűtési módszer nagymértékben javíthatja a rendszer hőelvezetési teljesítményét.