使用方法 PCB ICパッケージの熱放散のために？

熱性能を向上させることができるPCB設計の最初の側面は、PCBデバイスのレイアウトです。 可能な限り、PCB上の高出力コンポーネントは互いに分離する必要があります。 高出力コンポーネント間のこの物理的な分離により、各高出力コンポーネントの周囲のPCB領域が最大化され、それによって熱伝導が向上します。 PCB上の温度に敏感なコンポーネントを高出力コンポーネントから分離するように注意する必要があります。 可能な限り、高出力コンポーネントの設置場所はPCBの角から遠く離れている必要があります。 より中央のPCBの場所は、高出力コンポーネントの周囲のボード領域を最大化できるため、熱の放散に役立ちます。 図2は、コンポーネントAとコンポーネントBの5つの同一の半導体デバイスを示しています。コンポーネントAはPCBのコーナーにあり、コンポーネントBは中央に近いため、コンポーネントBよりXNUMX％高いダイ接合温度を持っています。 熱放散のためのコンポーネントの周りのボード領域が小さいので、コンポーネントAのコーナーでの熱放散は制限されます。

ICパッケージの放熱にPCBを使用するにはどうすればよいですか？

XNUMX番目の側面は、PCBの構造です。これは、PCB設計の熱性能に最も決定的な影響を及ぼします。 一般的な原理は次のとおりです。PCB内の銅が多いほど、システムコンポーネントの熱性能が高くなります。 半導体デバイスの理想的な放熱状況は、チップが液冷銅の大きな部分に取り付けられていることです。 ほとんどのアプリケーションでは、この取り付け方法は実用的ではないため、PCBに他のいくつかの変更を加えて、熱放散性能を向上させることしかできません。 今日のほとんどのアプリケーションでは、システムの総量が減少し続けており、これが熱放散性能に悪影響を及ぼします。 PCBが大きいほど、熱伝導に使用できる領域が大きくなり、柔軟性も高くなるため、高出力コンポーネント間に十分なスペースが確保されます。

可能な限り、PCB銅グランドプレーンの数と厚さを最大化します。 接地層の銅の重量は一般に比較的大きく、PCB全体が熱を放散するための優れた熱経路です。 各層の配線の配置により、熱伝導に使用される銅の合計比率も増加します。 ただし、この配線は通常、電気的および熱的に絶縁されているため、潜在的な熱放散層としての役割が制限されます。 デバイスのグランドプレーンの配線は、熱伝導を最大化するために、多くのグランドプレーンで可能な限り電気的である必要があります。 半導体デバイスの下にあるPCBの放熱ビアは、熱がPCBの埋め込み層に入り、回路基板の背面に伝導するのに役立ちます。

放熱性能を向上させるために、PCBの最上層と最下層は「ゴールデンロケーション」です。 幅の広いワイヤを使用し、それらを高出力デバイスから離して配線して、熱放散のための熱経路を提供します。 専用のサーマルボードは、PCBの放熱に優れた方法です。 サーマルボードは通常、PCBの上部または背面に配置され、直接銅接続またはサーマルビアを介してデバイスに熱的に接続されます。 インラインパッケージ（両側にリード線があるパッケージ）の場合、この種の熱伝導ボードはPCBの上部に配置でき、「ドッグボーン」のような形状になります（中央はパッケージと同じくらい狭く、パッケージから離れた領域は比較的小さいです。大きい、中央が小さい、端が大きい）。 XNUMX面パッケージ（XNUMX面すべてにリード線がある）の場合、熱伝導プレートはPCBの背面に配置するか、PCBに挿入する必要があります。

ICパッケージの放熱にPCBを使用するにはどうすればよいですか？

サーマルボードのサイズを大きくすることは、PowerPADパッケージの熱性能を向上させるための優れた方法です。 熱伝導プレートのサイズが異なると、熱性能に大きな影響を及ぼします。 表形式で提供される製品データシートには、通常、これらのサイズ情報が記載されています。 ただし、カスタムPCBに追加された銅の影響を定量化することは困難です。 一部のオンライン計算機を使用して、ユーザーはデバイスを選択し、銅パッドのサイズを変更して、非JEDECPCBの熱放散性能への影響を見積もることができます。 これらの計算ツールは、PCB設計が熱性能に与える影響を浮き彫りにします。 XNUMX面パッケージの場合、上部パッドの面積は、デバイスの露出パッドの面積よりもわずかに小さくなります。 この場合、より良い冷却を実現するための最初の方法は、埋め込み層または裏層です。 デュアルインラインパッケージの場合、「ドッグボーン」パッドスタイルを使用して熱を放散できます。

最後に、PCBが大きいシステムも冷却に使用できます。 ネジが熱伝導プレートと熱放散のためのグランドプレーンに接続されている場合、PCBを取り付けるために使用される一部のネジは、システムベースへの効果的な熱経路にもなります。 熱伝導効果とコストを考慮すると、ネジの数は収穫逓減点に達する最大値である必要があります。 熱伝導性プレートに接続された後、金属PCB補強プレートはより多くの冷却領域を持ちます。 PCBがシェルで覆われている一部のアプリケーションでは、タイプ制御された溶接補修材料は、空冷シェルよりも高い熱性能を備えています。 ファンやヒートシンクなどの冷却ソリューションもシステム冷却の一般的な方法ですが、通常はより多くのスペースが必要になるか、冷却効果を最適化するために設計を変更する必要があります。

より高い熱性能を備えたシステムを設計するには、優れたICデバイスとクローズドソリューションを選択するだけでは不十分です。 ICの熱放散性能は、PCBと、ICデバイスを迅速に冷却する熱放散システムの能力に依存します。 上記のパッシブ冷却方式を採用することで、システムの放熱性能を大幅に向上させることができます。