IC packages rely on PCB kanggo ngilangi panas. 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. Penanganan tata letak PCB kanthi tliti, struktur papan, lan pemasangan piranti bisa mbantu ningkatake kinerja disipasi panas kanggo aplikasi medium lan daya dhuwur.

Produsen semikonduktor kesulitan ngontrol sistem sing nggunakake piranti kasebut. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. Kanggo piranti IC kustom, perancang sistem biasane makarya raket karo pabrikan kanggo mesthekake manawa sistem kasebut memenuhi syarat-syarat disipasi panas piranti listrik sing dhuwur. This early collaboration ensures that the IC meets electrical and performance standards, while ensuring proper operation within the customer’s cooling system. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. Ing kasus iki, kita mung bisa nggunakake sawetara pandhuan umum kanggo mbantu entuk solusi disipasi panas pasif sing luwih apik kanggo IC lan sistem.

Cara ngrancang disipasi panas kanggo PCB

Jinis paket semikonduktor umum yaiku pad pad utawa paket PowerPADTM. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Jenis chip pad iki ndhukung chip ing proses pangolahan chip, lan uga minangka jalur termal sing apik kanggo disipasi panas piranti. 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. Paket pad bare biasane mindhah udakara 80% panas menyang PCB liwat sisih ngisor paket. Sisa 20% panas sing diluncurake liwat kabel piranti lan macem-macem sisi paket kasebut. Less than 1% of the heat escapes through the top of the package. Ing paket bungkus pad kosong, desain disipasi panas PCB sing penting penting banget kanggo njamin kinerja piranti tartamtu.

Aspek pertama desain PCB sing nambah kinerja termal yaiku tata letak piranti PCB. Yen bisa, komponen daya dhuwur ing PCB kudu dipisahake siji lan sijine. Jarak fisik ing antarane komponen daya dhuwur bisa nggedhekake area PCB ing saben komponen daya dhuwur, sing mbantu entuk transfer panas sing luwih apik. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Yen bisa, komponen daya dhuwur kudu adoh saka pojok PCB. Posisi PCB sing luwih menengah nggedhekake area papan ing sekitar komponen daya dhuwur, saengga bisa mbantu ngilangi panas. Rong piranti semikonduktor sing padha ditampilake: komponen A lan B. Komponen A, dununge ing pojok PCB, suhu simpang chip 5% luwih dhuwur tinimbang komponen B, sing diposisikan luwih akeh ing tengah. Disipasi panas ing pojok komponen A diwatesi dening area panel sing luwih cilik ing sekitar komponen sing digunakake kanggo disipasi panas.

The second aspect is the structure of PCB, which has the most decisive influence on the thermal performance of PCB design. Minangka aturan umum, luwih akeh tembaga PCB, luwih dhuwur kinerja termal saka komponen sistem. Kahanan disipasi panas sing cocog kanggo piranti semikonduktor yaiku chip kasebut dipasang ing blok tembaga sing adhem cair. Iki ora praktis kanggo umume aplikasi, mula kita kudu nggawe pangowahan liyane ing PCB kanggo nambah disipasi panas. 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.

Yen bisa, maksimalake jumlah lan kekandelan lapisan tembaga PCB. Bobot tembaga grounding umume gedhe, yaiku jalur termal sing apik banget kanggo kabeh disipasi panas PCB. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Nanging, kabel iki biasane terisolasi listrik, matesi panggunaan minangka heat sink potensial. Grounding piranti kudu kabel sabisa listrik nganti bisa lapisan grounding sabisa-bisa supaya bisa nambah konduksi panas. Bolongan disipasi panas ing PCB ing ngisor piranti semikonduktor mbantu panas ngetik lapisan PCB sing ditempelake lan transfer menyang sisih mburi papan.

Lapisan ndhuwur lan ngisor PCB minangka “lokasi utama” kanggo kinerja pendinginan sing luwih apik. Nggunakake kabel sing luwih jembar lan nuntun adoh saka piranti sing duwe daya dhuwur bisa nyedhiyakake dalan termal kanggo disipasi panas. Papan konduksi panas khusus minangka cara sing apik kanggo disipasi panas PCB. Pelat konduktif termal ana ing sisih ndhuwur utawa mburi PCB lan dipasang kanthi thermally menyang piranti liwat sambungan tembaga langsung utawa bolongan liwat termal. Ing kasus kemasan inline (mung nganggo petunjuk ing loro-lorone paket), piring konduksi panas bisa ditemokake ing sisih ndhuwur PCB, bentuke kaya “balung segawon” (tengahe sempit kaya bungkus, tembaga sing adoh saka bungkus duwe area sing amba, cilik ing tengah lan gedhe ing sisih loro). Ing paket papat-sisih (kanthi petunjuk ing kabeh papat sisih), pelat konduksi panas kudu ana ing sisih mburi PCB utawa ing njero PCB.

Nambah ukuran piring konduksi panas minangka cara sing paling apik kanggo nambah kinerja termal paket PowerPAD. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. Lembar data produk tabular biasane nyathet dimensi kasebut. Nanging ngetung pengaruh tembaga sing ditambahake ing PCBS khusus iku angel. 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. Alat pitungan kasebut nyoroti babagan desain PCB sing mengaruhi kinerja disipasi panas. 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. Kanggo paket dual in-line, kita bisa nggunakake gaya pad “balung segawon” kanggo ngilangi panas.

Pungkasane, sistem kanthi PCBS sing luwih gedhe uga bisa digunakake kanggo adhem. 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. Ngelingi konduktivitas termal lan biaya, jumlah sekrup kudu maksimal nganti suda pengembalian. Pengeras PCB logam duwe area pendinginan luwih akeh sawise disambungake karo piring termal. Kanggo sawetara aplikasi ing omah PCB duwe cangkang, bahan tambalan solder TYPE B nduweni kinerja termal sing luwih dhuwur tinimbang cangkang sing digawe adhem. Solusi adhem, kayata penggemar lan sirip, uga umum digunakake kanggo adhem sistem, nanging asring mbutuhake papan sing luwih akeh utawa mbutuhake modifikasi desain kanggo ngoptimalake pendinginan.

Kanggo ngrancang sistem kanthi kinerja termal sing dhuwur, ora cukup milih piranti IC sing apik lan solusi tertutup. Penjadwalan kinerja pendinginan IC gumantung karo PCB lan kapasitas sistem pendinginan supaya piranti IC bisa adhem kanthi cepet. Cara pendinginan pasif sing kasebut ing ndhuwur bisa nambah kinerja disipasi panas saka sistem.