Az IC csomagok támaszkodnak PCB a hőelvezetéshez. Általában a PCB a fő hűtési módszer a nagy teljesítményű félvezető eszközök számára. A jó NYÁK -hőelvezetési kialakítás nagy hatással van, jól működtetheti a rendszert, de eltemeti a hőbalesetek rejtett veszélyét. 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. Sok nagy félvezető cég szabványos alkatrészként értékesíti az eszközöket, és nincs kapcsolat a gyártó és a végső alkalmazás között. Ebben az esetben csak néhány általános irányelvet használhatunk a jó passzív hőelvezetési megoldás eléréséhez az IC és a rendszer számára.

A leggyakrabban használt félvezető csomagok a csupasz párna vagy a PowerPADTM csomag. Ezekben a csomagokban a forgácsot egy fémlapra szerelik fel, amelyet forgácslapnak neveznek. Ez a fajta forgácslap támogatja a forgácsot a forgács feldolgozásának folyamatában, és jó hőút a készülék hőelvezetésére is. Amikor a csomagolt csupasz betétet a PCB -hez hegesztik, a hő gyorsan távozik a csomagolásból és a NYÁK -ba. A hő ezután a PCB rétegeken keresztül a környező levegőbe kerül. 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. Ügyelni kell arra, hogy a NYÁK -on elkülönítsék a hőmérsékletre érzékeny alkatrészeket a nagy teljesítményű alkatrészektől. 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. A 2. ábrán 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. A legtöbb alkalmazás esetében a rendszer teljes térfogata csökken, ami hátrányosan befolyásolja a hőelvezetési teljesítményt. A nagyobb PCBS-ek nagyobb felülettel rendelkeznek, amelyek hőátadásra használhatók, de rugalmasabbak is, hogy elegendő helyet hagyjanak a nagy teljesítményű alkatrészek között.

Amikor csak lehetséges, maximalizálja a PCB rézrétegek számát és vastagságát. A földelő réz súlya általában nagy, ami kiváló hőút a teljes NYÁK -hőelvezetéshez. A rétegek huzalozásának elrendezése szintén növeli a hővezetéshez használt réz teljes fajsúlyát. 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. A különböző méretű hővezető lemezek nagy hatással vannak a termikus teljesítményre. A táblázatos termék adatlap jellemzően felsorolja ezeket a méreteket. A hozzáadott réz egyéni PCBS -re gyakorolt ​​hatásának számszerűsítése azonban nehéz. Az online számológépekkel a felhasználók kiválaszthatnak egy eszközt, és módosíthatják a rézpárna méretét, hogy megbecsüljék annak hatását a nem JEDEC NYÁK termikus teljesítményére. Ezek a számítási eszközök kiemelik, hogy a NYÁK kialakítása milyen mértékben befolyásolja a hőelvezetési teljesítményt. Négyoldalas csomagok esetében, ahol a felső párna területe csak kisebb, mint a készülék csupasz betétterülete, a beágyazás vagy a hátsó réteg az első módszer a jobb hűtés elérésére. Kettős soros csomagok esetében a „kutyacsont” párna stílusát használhatjuk a hő elvezetésére.

Végül a nagyobb PCBS -sel rendelkező rendszerek is használhatók hűtésre. A NYÁK rögzítéséhez használt csavarok hatékony hőelérést is biztosíthatnak a rendszer alapjához, ha a hőlemezhez és a talajréteghez vannak csatlakoztatva. 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.