Kā lietot PCB IC paketes siltuma izkliedēšanai?

Pirmais PCB dizaina aspekts, kas var uzlabot siltuma veiktspēju, ir PCB ierīces izkārtojums. Kad vien iespējams, PCB lieljaudas komponenti ir jāatdala viens no otra. Šī lieljaudas komponentu fiziskā atdalīšana palielina PCB laukumu ap katru lieljaudas komponentu, tādējādi palīdzot sasniegt labāku siltuma vadītspēju. Jāuzmanās, lai temperatūras jutīgās PCB sastāvdaļas tiktu izolētas no lieljaudas komponentiem. Ja iespējams, lieljaudas komponentu uzstādīšanas vietai jābūt tālu no PCB stūriem. Centrālāka PCB atrašanās vieta var palielināt plates laukumu ap lieljaudas komponentiem, tādējādi palīdzot izkliedēt siltumu. 2. attēlā parādītas divas identiskas pusvadītāju ierīces: komponents A un komponents B. Komponents A atrodas PCB stūrī, un tā savienojuma temperatūra ir par 5% augstāka nekā komponenta B, jo komponents B atrodas tuvāk vidum. Tā kā plāksnes laukums ap komponentu siltuma izkliedēšanai ir mazāks, siltuma izkliede komponenta A stūrī ir ierobežota.

Kā izmantot PCB IC paketes siltuma izkliedēšanai?

Otrs aspekts ir PCB struktūra, kurai ir vislielākā ietekme uz PCB konstrukcijas siltuma veiktspēju. Vispārējais princips ir šāds: jo vairāk PCB ir vara, jo augstāka ir sistēmas komponentu siltuma veiktspēja. Ideāla siltuma izkliedes situācija pusvadītāju ierīcēm ir tāda, ka mikroshēma ir uzstādīta uz liela ar šķidrumu dzesēta vara gabala. Lielākajai daļai lietojumu šī montāžas metode ir nepraktiska, tāpēc mēs varam veikt tikai dažas citas izmaiņas PCB, lai uzlabotu siltuma izkliedes veiktspēju. Mūsdienās lielākajai daļai lietojumu sistēmas kopējais tilpums turpina sarukt, kas nelabvēlīgi ietekmē siltuma izkliedes veiktspēju. Jo lielāka ir PCB, jo lielāka platība var tikt izmantota siltuma vadīšanai, un tai ir arī lielāka elastība, nodrošinot pietiekami daudz vietas starp lieljaudas komponentiem.

Kad vien iespējams, maksimāli palieliniet PCB vara iezemēto plakņu skaitu un biezumu. Zemes slāņa vara svars parasti ir salīdzinoši liels, un tas ir lielisks siltuma ceļš visam PCB, lai izkliedētu siltumu. Katra slāņa elektroinstalācijas izvietojums palielinās arī kopējo siltuma vadīšanai izmantotā vara īpatsvaru. Tomēr šī elektroinstalācija parasti ir elektriski un termiski izolēta, kas ierobežo tās kā potenciālā siltuma izkliedes slāņa lomu. Ierīces iezemētās plates vadiem jābūt pēc iespējas elektriskiem ar daudzām iezemētām plaknēm, lai palīdzētu maksimāli palielināt siltuma vadītspēju. Siltuma izkliedes caurumi uz PCB zem pusvadītāju ierīces palīdz siltumam iekļūt apraktajos PCB slāņos un novirzīt uz shēmas plates aizmuguri.

Lai uzlabotu siltuma izkliedes veiktspēju, PCB augšējais un apakšējais slānis ir “zelta vietas”. Izmantojiet platākus vadus un novietojiet tos prom no lieljaudas ierīcēm, lai nodrošinātu siltuma ceļu siltuma izkliedēšanai. Īpašā termoplāksne ir lieliska metode PCB siltuma izkliedēšanai. Termiskā plate parasti atrodas PCB augšpusē vai aizmugurē, un tā ir termiski savienota ar ierīci, izmantojot tiešus vara savienojumus vai termiskos caurumus. Iekļautā iepakojuma gadījumā (iepakojumi ar vadiem abās pusēs) šāda veida siltumvadīšanas plāksne var atrasties PCB augšpusē un veidot kā “suņa kauls” (vidus ir tikpat šaurs kā iepakojums, un laukums tālāk no iepakojuma ir salīdzinoši mazs Liels, mazs vidū un liels galos). Četru pušu iepakojuma gadījumā (no visām četrām pusēm ir vadi) siltumvadošajai plāksnei jāatrodas PCB aizmugurē vai jāievada PCB.

Kā izmantot PCB IC paketes siltuma izkliedēšanai?

Termoplates izmēra palielināšana ir lielisks veids, kā uzlabot PowerPAD pakotnes siltuma veiktspēju. Dažādiem siltuma vadīšanas plākšņu izmēriem ir liela ietekme uz siltuma veiktspēju. Produkta datu lapā, kas sniegta tabulas veidā, parasti ir norādīta informācija par izmēriem. Tomēr ir grūti kvantificēt pielāgoto PCB pievienotā vara ietekmi. Izmantojot dažus tiešsaistes kalkulatorus, lietotāji var izvēlēties ierīci un pēc tam mainīt vara paliktņa izmēru, lai novērtētu tā ietekmi uz ne JEDEC PCB siltuma izkliedes veiktspēju. Šie aprēķinu rīki izceļ PCB dizaina ietekmi uz siltuma veiktspēju. Četru sānu iepakojumam augšējā paliktņa laukums ir tikai mazāks nekā ierīces atklātā paliktņa laukums. Šajā gadījumā apraktais vai aizmugurējais slānis ir pirmais veids, kā panākt labāku dzesēšanu. Divkāršām iepakojumiem mēs varam izmantot “suņa kaula” spilventiņu stilu, lai izkliedētu siltumu.

Visbeidzot, dzesēšanai var izmantot arī sistēmas ar lielākiem PCB. Gadījumā, ja skrūves ir pievienotas siltumvadošajai plāksnei un iezemējuma plaknei siltuma izkliedēšanai, dažas PCB montāžai izmantotās skrūves var arī kļūt par efektīviem siltuma ceļiem uz sistēmas pamatni. Ņemot vērā siltuma vadīšanas efektu un izmaksas, skrūvju skaitam jābūt maksimālajai vērtībai, kas sasniedz atdeves samazināšanās punktu. Pēc savienošanas ar siltumvadīto plāksni metāla PCB stiegrojuma plāksnei ir lielāka dzesēšanas zona. Dažiem lietojumiem, kur PCB ir pārklāts ar apvalku, kontrolēta tipa metināšanas remonta materiālam ir augstāka siltuma veiktspēja nekā gaisa dzesēšanas apvalkam. Dzesēšanas risinājumi, piemēram, ventilatori un siltuma izlietnes, arī ir izplatītas sistēmas dzesēšanas metodes, taču tām parasti ir nepieciešams vairāk vietas vai arī ir jāmaina dizains, lai optimizētu dzesēšanas efektu.

Lai izstrādātu sistēmu ar augstāku siltuma veiktspēju, nepietiek ar labas IC ierīces un slēgta risinājuma izvēli. IC siltuma izkliedes veiktspēja ir atkarīga no PCB un siltuma izkliedes sistēmas spējas ātri atdzesēt IC ierīces. Izmantojot iepriekš minēto pasīvās dzesēšanas metodi, sistēmas siltuma izkliedes veiktspēju var ievērojami uzlabot.