IC пакетите се потпираат на ПХБ за дисипација на топлина. Во принцип, ПХБ е главниот метод за ладење за полупроводнички уреди со висока моќност. Добриот дизајн на диспепција на топлина на ПХБ има големо влијание, може да го направи системот да работи добро, но исто така може да ја закопа скриената опасност од термички несреќи. Внимателно ракување со распоредот на ПХБ, структурата на таблата и монтирањето на уредот може да помогне да се подобрат перформансите на дисипација на топлина за апликации со средна и висока моќност.

Производителите на полупроводници имаат тешкотии да ги контролираат системите што ги користат нивните уреди. Сепак, системот со инсталиран ИЦ е клучен за целокупната изведба на уредот. За сопствени IC уреди, дизајнерот на системот обично работи тесно со производителот за да се осигура дека системот ги исполнува многуте барања за дисипација на топлина на уреди со висока моќност. Оваа рана соработка гарантира дека ИЦ ги исполнува електричните стандарди и стандардите за изведба, истовремено обезбедувајќи правилно функционирање во системот за ладење на клиентите. Многу големи компании за полупроводници продаваат уреди како стандардни компоненти, и нема контакт помеѓу производителот и крајната апликација. In this case, we can only use some general guidelines to help achieve a good passive heat dissipation solution for IC and system.

Заеднички тип на пакет со полупроводници е гола подлога или пакет PowerPADTM. Во овие пакети, чипот е монтиран на метална плоча наречена подлога за чипови. Овој вид чип рампа го поддржува чипот во процесот на обработка на чипови, а исто така е добра термичка патека за дисипација на топлина на уредот. Кога спакуваната гола подлога е заварена на ПХБ, топлината брзо излегува од пакувањето и се внесува во ПХБ. Топлината потоа се расфрла преку слоевите на ПХБ во околниот воздух. Пакетите со голи подлоги обично пренесуваат околу 80% од топлината во ПХБ преку дното на пакетот. Останатите 20% од топлината се емитува преку жиците на уредот и различните страни на пакувањето. Помалку од 1% од топлината излегува низ горниот дел од пакувањето. Во случај на овие пакети со голи подлоги, добриот дизајн на диспепција на топлина на ПХБ е од суштинско значење за да се обезбедат извесни перформанси на уредот.

Првиот аспект на дизајнот на ПХБ што ги подобрува термичките перформанси е распоредот на ПХБ -уредот. Секогаш кога е можно, компонентите со висока моќност на ПХБ треба да се одделат едни од други. Ова физичко растојание помеѓу компонентите со голема моќност ја максимизира областа на ПХБ околу секоја компонента со голема моќност, што помага да се постигне подобар пренос на топлина. Треба да се внимава да се одделат компонентите чувствителни на температура од компонентите со висока моќност на ПХБ. Секогаш кога е можно, компонентите со голема моќност треба да се наоѓаат подалеку од аглите на ПХБ. Попосредната позиција на ПХБ ја максимизира областа на таблата околу компонентите со голема моќност, а со тоа помага да се расфрла топлината. Figure 2 shows two identical semiconductor devices: components A and B. Компонентата А, сместена во аголот на ПХБ, има температура на спој на чипови 5% повисока од компонентата Б, која е поставена поцентрално. Дисипацијата на топлина во аголот на компонентата А е ограничена со помалата површина на панелот околу компонентата што се користи за дисипација на топлина.

Вториот аспект е структурата на ПХБ, која има најодлучно влијание врз термичките перформанси на дизајнот на ПХБ. Како општо правило, колку повеќе бакар има ПХБ, толку се повисоки термичките перформанси на компонентите на системот. Идеалната ситуација за дисипација на топлина за полупроводнички уреди е дека чипот е монтиран на голем блок бакар течно ладен. Ова не е практично за повеќето апликации, па моравме да направиме други промени во ПХБ за да ја подобриме дисипацијата на топлина. За повеќето апликации денес, вкупниот волумен на системот се намалува, што негативно влијае на перформансите на дисипација на топлина. Поголемите PCBS имаат поголема површина што може да се користи за пренос на топлина, но исто така имаат поголема флексибилност за да остават доволно простор помеѓу компонентите со голема моќност.

Секогаш кога е можно, максимизирајте го бројот и дебелината на бакарните слоеви на ПХБ. Тежината на заземјување бакар е генерално голема, што е одлична термичка патека за целата дисперзија на топлина на ПХБ. Распоредот на жици на слоевите, исто така, ја зголемува вкупната специфична тежина на бакар што се користи за спроводливост на топлина. Сепак, ова ожичување обично е електрично изолирано, ограничувајќи ја неговата употреба како потенцијален ладилник. Заземјувањето на уредот треба да се поврзе што е можно по електрично со што е можно повеќе слоеви за заземјување за да се максимизира спроводливоста на топлината. Дупките за дисипација на топлина во ПХБ под полупроводничкиот уред помагаат топлината да влезе во вградените слоеви на ПХБ и да се пренесе на задниот дел од таблата.

Горниот и долниот слој на ПХБ се „главни локации“ за подобрени перформанси за ладење. Користењето пошироки жици и рутирање подалеку од уреди со голема моќност може да обезбеди термичка патека за дисипација на топлина. Специјалната плоча за спроводливост на топлина е одличен метод за дисипација на топлина од ПХБ. Плочата за топлинска спроводливост се наоѓа на горниот или задниот дел на ПХБ и е термички поврзана со уредот преку директна бакарна врска или термичка преку-дупка. Во случај на внатрешно пакување (само со кабли од двете страни на пакувањето), топлинската спроводлива плоча може да се наоѓа на врвот на ПХБ, обликувана како „кучешка коска“ (средината е тесна како и пакувањето, бакарот подалеку од пакувањето има голема површина, мала во средината и голема на двата краја). Во случај на пакет од четири страни (со кабли од сите четири страни), плочата за спроводливост на топлина мора да се наоѓа на задната страна на ПХБ или внатре во ПХБ.

Зголемувањето на големината на плочата за спроводливост на топлина е одличен начин за подобрување на топлинските перформанси на пакетите PowerPAD. Различната големина на плочата за спроводливост на топлина има големо влијание врз топлинските перформанси. A tabular product data sheet typically lists these dimensions. Но, тешко е да се измери влијанието на додаден бакар врз сопствениот PCBS. Со онлајн калкулатори, корисниците можат да изберат уред и да ја променат големината на бакарната рампа за да го проценат нејзиниот ефект врз топлинските перформанси на плочата што не е JEDEC. Овие алатки за пресметка ја истакнуваат степенот до кој дизајнот на ПХБ влијае врз перформансите на дисипација на топлина. За пакети со четири страни, каде што површината на горната подлога е само помала од површината на голата подлога на уредот, вметнувањето или задниот слој е првиот метод за постигнување подобро ладење. За двојни пакети преку Интернет, можеме да го користиме стилот на подлогата „кучешка коска“ за да ја одземеме топлината.

Конечно, системите со поголем PCBS може да се користат и за ладење. Завртките што се користат за монтирање на ПХБ, исто така, можат да обезбедат ефективен термички пристап до основата на системот кога се поврзани со термичката плоча и заземјниот слој. Со оглед на топлинската спроводливост и трошоците, бројот на завртки треба да се максимизира до намалување на враќањето. Металниот PCB зацврстувач има поголема површина за ладење откако е поврзан со термичката плоча. За некои апликации каде што куќиштето на ПХБ има обвивка, материјалот за лемење TYPE B има повисоки термички перформанси од школка со воздушно ладење. Растворите за ладење, како што се вентилатори и перки, исто така најчесто се користат за системско ладење, но тие често бараат повеќе простор или бараат измени во дизајнот за да се оптимизира ладењето.

За да се дизајнира систем со високи термички перформанси, не е доволно да се избере добар IC уред и затворено решение. Распоредот на перформансите за ладење на IC зависи од ПХБ и капацитетот на системот за ладење за да им овозможи на IC уредите брзо да се изладат. Методот на пасивно ладење споменат погоре може во голема мера да ги подобри перформансите за дисипација на топлина на системот.