IC pakkar treysta á PCB fyrir hitaleiðni. 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. Vandvirk meðhöndlun á PCB skipulagi, uppbyggingu borð og festingu tækis getur hjálpað til við að bæta hitaleiðni fyrir miðlungs-og afkastamikið forrit.

Hálfleiðaraframleiðendur eiga erfitt með að stjórna kerfum sem nota tæki þeirra. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. Fyrir sérsniðin IC tæki vinnur kerfishönnuður venjulega náið með framleiðandanum til að tryggja að kerfið uppfylli margar kröfur um hitaleiðni hárra aflbúnaðar. Þetta snemma samstarf tryggir að IC uppfylli rafmagns- og afköststaðla en tryggi rétta notkun innan kælikerfis viðskiptavinarins. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. Í þessu tilfelli getum við aðeins notað nokkrar almennar leiðbeiningar til að hjálpa til við að ná betri óvirkri hitaleiðni fyrir IC og kerfi.

Hvernig á að hanna hitaleiðni fyrir PCB

Algeng hálfgerð leiðarapakki er ber púði eða PowerPADTM pakki. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Þessi tegund af flísapúða styður flísina í vinnslu flísar og er einnig góð hitauppstreymisleið fyrir hitaleiðni tækisins. 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. Bare pad pakkar flytja venjulega um 80% af hitanum í PCB gegnum botn pakkans. 20% af hitanum sem eftir er losnar um vír tækisins og ýmsar hliðar pakkans. Innan við 1% af hitanum sleppur í gegnum toppinn á umbúðunum. Þegar um er að ræða þessa pakka með berum púðum er góð PCB hitaleiðnihönnun nauðsynleg til að tryggja tiltekna afköst tækisins.

Fyrsti þátturinn í PCB hönnun sem bætir hitauppstreymi er útlit PCB tæki. Hvenær sem það er mögulegt ætti að aðskilja stóra hluti í PCB frá hvor öðrum. Þetta líkamlega bil á milli stóra aflhluta hámarkar PCB svæðið í kringum hvern afl í miklum krafti, sem hjálpar til við að ná betri hitaflutningi. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Hvar sem unnt er ætti að setja afl í miklum krafti fjarri hornum PCB. Meira millistig PCB staða hámarkar borðflötinn í kringum stóriðjuhlutana og hjálpar þannig að dreifa hita. Tvö eins hálfleiðaratæki eru sýnd: íhlutir A og B. Hluti A, sem er staðsettur á horni PCB, hefur hitastig A flísamótunar 5% hærra en hluti B, sem er staðsettur miðsvæðis. Hitaleiðni í horni íhluta A er takmörkuð af smærri spjaldsvæðinu í kringum íhlutinn sem er notaður til hitaleiðni.

Annar þátturinn er uppbygging PCB, sem hefur mest afgerandi áhrif á hitauppstreymi PCB hönnunar. Að jafnaði, því meiri kopar sem PCB hefur, því meiri hitauppstreymi kerfisíhlutanna. Hin fullkomna hitaleiðni fyrir hálfleiðara tæki er að flísin er fest á stóra blokk af vökvakældum kopar. Þetta er ekki hagnýtt fyrir flest forrit, þannig að við þurftum að gera aðrar breytingar á PCB til að bæta hitaleiðni. 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.

Þegar mögulegt er, hámarkaðu fjölda og þykkt PCB koparlaga. Þyngd jarðtengingar kopars er almennt stór, sem er frábær hitauppstreymisleið fyrir alla PCB hitaleiðni. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Hins vegar er þessi raflögn venjulega rafmagns einangruð og takmarkar notkun þess sem hugsanlegan hitaskáp. Tenging jarðtækisins ætti að vera eins rafmagnuð og mögulegt er í eins mörg jarðlag og mögulegt er til að hámarka hitaleiðni. Hitaleiðni í PCB fyrir hálfleiðara tækið hjálpar hita að koma inn í innbyggðu lögin á PCB og flytja á bakhlið borðsins.

Efsta og neðsta lag PCB eru „frábærar staðsetningar“ til að bæta kælingu. Með því að nota breiðari víra og beina í burtu frá afkastamiklum tækjum getur verið hitaleið fyrir hitaleiðni. Sérstakt hitaleiðisborð er frábær aðferð við PCB hitaleiðni. Varmaleiðandi diskurinn er staðsettur efst eða aftan á PCB og er hitauppbundinn við tækið í gegnum annaðhvort beina kopartengingu eða hitauppstreymi. Þegar um er að ræða innfelldar umbúðir (aðeins með leiðslum á báðum hliðum pakkans) er hægt að setja varmaleiðsluna ofan á PCB, í laginu eins og „hundabein“ (miðjan er eins þröng og pakkningin, kopar í burtu frá pakkningunni hefur stórt svæði, lítið í miðjunni og stórt í báðum endum). Þegar um er að ræða fjögurra hliðar umbúðir (með leiðara á allar fjórar hliðar) verður hitaleiðsluplatan að vera staðsett aftan á PCB eða inni í PCB.

Að auka stærð varmaleiðslaplötunnar er frábær leið til að bæta hitauppstreymi PowerPAD pakka. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. Vörugagnablað í töflu sýnir venjulega þessar víddir. En það er erfitt að mæla áhrif bætts kopars á sérsniðna PCBS. 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. Þessi útreikningartæki undirstrika að hve miklu leyti PCB hönnun hefur áhrif á hitaleiðni. 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. Fyrir tvískipta línupakka getum við notað „hundabein“ púðarstílinn til að dreifa hita.

Að lokum er einnig hægt að nota kerfi með stærri PCBS til kælingar. 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. Miðað við hitaleiðni og kostnað, ætti að hámarka fjölda skrúfa þar til dregið er úr ávöxtun. Málm PCB stífari hefur meira kælisvæði eftir að hafa verið tengt við hitaplötuna. Fyrir sum forrit þar sem PCB húsið er með skel, hefur TYPE B lóðmálmplástraefnið meiri hitauppstreymi en loftkæld skel. Kælilausnir, svo sem viftur og ufsar, eru einnig almennt notaðar fyrir kerfis kælingu, en þær þurfa oft meira pláss eða krefjast hönnunarbreytinga til að hámarka kælingu.

Til að hanna kerfi með mikla hitauppstreymi er ekki nóg að velja gott IC tæki og lokaða lausn. Tímasetning flutnings kælingu fer eftir PCB og getu kælikerfisins til að leyfa IC tækjum að kólna hratt. Aðgerðalaus kælingaraðferðin sem nefnd er hér að ofan getur bætt verulega hitaleiðni kerfisins.