Kaip naudotis PCB IC paketo šilumos išsklaidymui?

Pirmasis PCB dizaino aspektas, galintis pagerinti šiluminį našumą, yra PCB įrenginio išdėstymas. Kai tik įmanoma, didelės galios PCB komponentai turi būti atskirti vienas nuo kito. Šis fizinis didelės galios komponentų atskyrimas padidina PCB plotą aplink kiekvieną didelės galios komponentą ir taip padeda pasiekti geresnį šilumos laidumą. Reikėtų pasirūpinti, kad temperatūrai jautrūs PCB komponentai būtų atskirti nuo didelės galios komponentų. Jei įmanoma, didelės galios komponentų montavimo vieta turi būti toliau nuo PCB kampų. Centrinė PCB vieta gali padidinti plokštės plotą aplink didelės galios komponentus ir taip padėti išsklaidyti šilumą. 2 paveiksle pavaizduoti du identiški puslaidininkiniai įtaisai: komponentas A ir komponentas B. Komponentas A yra PCB kampe ir jo jungties temperatūra yra 5 % aukštesnė nei komponento B, nes komponentas B yra arčiau vidurio. Kadangi plokštės plotas aplink komponentą šilumos išsklaidymui yra mažesnis, šilumos išsklaidymas komponento A kampe yra ribotas.

Kaip naudoti PCB IC paketo šilumos išsklaidymui?

Antrasis aspektas yra PCB struktūra, kuri turi didžiausią įtaką PCB konstrukcijos šiluminėms charakteristikoms. Bendras principas yra toks: kuo daugiau PCB vario, tuo didesnis sistemos komponentų šiluminis našumas. Ideali šilumos išsklaidymo situacija puslaidininkiniams įrenginiams yra ta, kad lustas yra sumontuotas ant didelio skysčiu aušinamo vario gabalo. Daugeliui programų šis tvirtinimo būdas yra nepraktiškas, todėl galime atlikti tik kai kuriuos kitus PCB pakeitimus, kad pagerintume šilumos išsklaidymo efektyvumą. Daugumoje šiandieninių programų bendras sistemos tūris ir toliau mažėja, o tai neigiamai veikia šilumos išsklaidymo efektyvumą. Kuo didesnė PCB, tuo didesnis plotas gali būti naudojamas šilumos laidumui, be to, jis turi didesnį lankstumą, todėl tarp didelės galios komponentų lieka pakankamai vietos.

Jei įmanoma, padidinkite PCB varinių įžeminimo plokščių skaičių ir storį. Grunto sluoksnio vario svoris paprastai yra gana didelis, ir tai yra puikus šiluminis kelias visam PCB šilumai išsklaidyti. Kiekvieno sluoksnio laidų išdėstymas taip pat padidins bendrą šilumos laidumui naudojamo vario dalį. Tačiau šie laidai paprastai yra elektriškai ir termiškai izoliuoti, o tai riboja jo, kaip potencialaus šilumos išsklaidymo sluoksnio, vaidmenį. Įrenginio įžeminimo plokštumos laidai turi būti kuo elektriškesni su daugeliu įžeminimo plokščių, kad padėtų maksimaliai padidinti šilumos laidumą. Šilumos išsklaidymo angos ant PCB po puslaidininkiniu įtaisu padeda šilumai patekti į palaidotus PCB sluoksnius ir nukreipti į plokštės galą.

Siekiant pagerinti šilumos išsklaidymo efektyvumą, viršutinis ir apatinis PCB sluoksniai yra „auksinės vietos“. Naudokite platesnius laidus ir nukreipkite juos toliau nuo didelės galios įrenginių, kad sukurtumėte šiluminį kelią šilumai išsklaidyti. Speciali šiluminė plokštė yra puikus PCB šilumos išsklaidymo būdas. Šiluminė plokštė paprastai yra PCB viršuje arba gale ir yra termiškai prijungta prie įrenginio per tiesiogines varines jungtis arba šilumines jungtis. Inline pakuotės atveju (paketai su laidais iš abiejų pusių), ši šilumos laidumo plokštė gali būti PCB viršuje ir gali būti „šuns kaulo“ formos (viduris yra siauras kaip pakuotė, o plotas toliau nuo pakuotės yra palyginti mažas.Didelis, mažas viduryje ir didelis galuose). Keturių pusių pakuotės atveju (iš visų keturių pusių yra laidai) šilumą laidi plokštė turi būti PCB gale arba įvesti į PCB.

Kaip naudoti PCB IC paketo šilumos išsklaidymui?

Šiluminės plokštės dydžio padidinimas yra puikus būdas pagerinti PowerPAD paketo šilumines charakteristikas. Skirtingi šilumos laidumo plokščių dydžiai turi didelę įtaką šiluminėms savybėms. Gaminio duomenų lape, pateiktame lentelės pavidalu, paprastai pateikiama ši informacija apie dydį. Tačiau sunku kiekybiškai įvertinti įprastų PCB pridėto vario poveikį. Naudodami kai kuriuos internetinius skaičiuotuvus, vartotojai gali pasirinkti įrenginį ir pakeisti vario padėklo dydį, kad įvertintų jo poveikį ne JEDEC PCB šilumos išsklaidymo našumui. Šios skaičiavimo priemonės pabrėžia PCB konstrukcijos įtaką šiluminėms savybėms. Keturių pusių pakuotės viršutinės trinkelės plotas yra tik mažesnis nei atviros įrenginio pagalvėlės plotas. Šiuo atveju palaidotas arba užpakalinis sluoksnis yra pirmasis būdas pasiekti geresnį aušinimą. Dviejų eilučių pakuotėms galime naudoti „šuns kaulo“ pagalvėlės stilių, kad išsklaidytume šilumą.

Galiausiai, sistemos su didesnėmis PCB taip pat gali būti naudojamos aušinimui. Tuo atveju, kai varžtai yra prijungti prie šilumą laidžios plokštės ir įžeminimo plokštės šilumos išsklaidymui, kai kurie varžtai, naudojami PCB montuoti, taip pat gali tapti efektyviais šilumos keliais į sistemos pagrindą. Atsižvelgiant į šilumos laidumo efektą ir sąnaudas, varžtų skaičius turėtų būti didžiausia vertė, kuri pasiekia mažėjančios grąžos tašką. Prijungus prie šilumai laidžios plokštės, metalinė PCB armatūros plokštė turi daugiau aušinimo zonos. Kai kuriose srityse, kai PCB yra padengtas apvalkalu, kontroliuojamo tipo suvirinimo remonto medžiagos šiluminis efektyvumas yra didesnis nei oru aušinamas apvalkalas. Aušinimo sprendimai, tokie kaip ventiliatoriai ir aušintuvai, taip pat yra įprasti sistemos aušinimo būdai, tačiau jiems paprastai reikia daugiau vietos arba reikia pakeisti konstrukciją, kad būtų optimizuotas aušinimo efektas.

Norint sukurti aukštesnių šiluminių charakteristikų sistemą, neužtenka pasirinkti gerą IC įrenginį ir uždarą sprendimą. IC šilumos išsklaidymo efektyvumas priklauso nuo PCB ir šilumos išsklaidymo sistemos gebėjimo greitai atvėsinti IC įrenginius. Naudojant aukščiau pateiktą pasyvaus aušinimo metodą, galima žymiai pagerinti sistemos šilumos išsklaidymą.