IC багцууд үүнд тулгуурладаг ПХБ-ийн дулаан ялгаруулах зорилгоор. 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. ПХБ-ийн зохион байгуулалт, самбарын бүтэц, төхөөрөмжийг холбохдоо болгоомжтой хандах нь дунд болон өндөр хүчин чадалтай програмуудын дулаан ялгаруулалтыг сайжруулахад тусална.

Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэгчид төхөөрөмжөө ашигладаг системийг удирдахад бэрхшээлтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч IC суурилуулсан систем нь төхөөрөмжийн ерөнхий гүйцэтгэлд чухал үүрэгтэй. Захиалгат IC төхөөрөмжүүдийн хувьд системийн дизайнер нь ихэвчлэн өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийн дулаан ялгаруулах олон шаардлагыг хангаж байгаа эсэхийг баталгаажуулахын тулд үйлдвэрлэгчтэй нягт хамтран ажилладаг. Энэхүү анхны хамтын ажиллагаа нь IC нь цахилгаан болон гүйцэтгэлийн стандартыг хангаж, үйлчлүүлэгчийн хөргөлтийн системийн зохистой ажиллагааг хангаж өгдөг. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. Энэ тохиолдолд бид зөвхөн IC болон системийн хувьд илүү сайн идэвхгүй дулаан ялгаруулах шийдлийг олж авахад туслах зарим ерөнхий удирдамжийг ашиглаж болно.

ПХБ -ийн дулаан ялгаруулалтыг хэрхэн яаж хийх вэ

Хагас дамжуулагчийн нийтлэг төрөл бол нүцгэн дэвсгэр эсвэл PowerPAD ™ багц юм. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Энэ төрлийн чип дэвсгэр нь чипийг боловсруулах явцад чипийг дэмждэг бөгөөд төхөөрөмжийн дулааныг гадагшлуулах сайн дулаан зам юм. 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. Нүцгэн дэвсгэр сав баглаа боодол нь дулааны 80 орчим хувийг ПХБ -д багцын ёроолоор дамжуулдаг. Үлдсэн дулааны 20% нь төхөөрөмжийн утас болон багцын янз бүрийн талаас дамжин ялгардаг. Дулааны 1% -иас бага нь багцын дээд хэсгээр дамждаг. Эдгээр нүцгэн дэвсгэртэй багцын хувьд тодорхой төхөөрөмжийн ажиллагааг хангахын тулд ПХБ-ийн дулаан ялгаруулалтыг сайн зохион бүтээх нь чухал юм.

ПХБ -ийн дизайны эхний үзүүлэлт нь дулааны гүйцэтгэлийг сайжруулдаг бөгөөд энэ нь ПХБ -ийн төхөөрөмжийн зохион байгуулалт юм. Боломжтой бол ПХБ-ийн өндөр хүчдэлийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бие биенээсээ тусгаарлах хэрэгтэй. Өндөр хүчин чадалтай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох физик зай нь өндөр хүчдэлийн эд анги бүрийн эргэн тойрон дахь ПХБ-ийн талбайг хамгийн ихээр нэмэгдүүлдэг бөгөөд энэ нь илүү сайн дулаан дамжуулахад тусалдаг. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Боломжтой бол өндөр хүчдэлийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ПХБ-ийн булангаас хол байрлуулах ёстой. ПХБ-ийн илүү завсрын байрлал нь өндөр хүчдэлийн эд ангиудын эргэн тойрон дахь хавтангийн талбайг нэмэгдүүлэх бөгөөд ингэснээр дулааныг гадагшлуулахад тусалдаг. Хоёр ижил хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг харуулав: А ба В бүрэлдэхүүн хэсгүүд. ПХБ -ийн буланд байрлах А бүрэлдэхүүн хэсэг нь чипийн уулзварын температураас илүү төвлөрсөн байрлалтай В хэсгээс 5% илүү өндөр байна. А бүрэлдэхүүн хэсгийн буланд байрлах дулаан ялгаруулалтыг дулаан ялгаруулахад ашигладаг бүрэлдэхүүн хэсгийн эргэн тойрон дахь жижиг талбайгаар хязгаарладаг.

Хоёрдахь тал бол ПХБ -ийн дизайны дулааны гүйцэтгэлд хамгийн чухал нөлөө үзүүлдэг ПХБ -ийн бүтэц юм. Ерөнхий дүрмээр бол ПХБ -ийн зэс их байх тусам системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн дулааны үзүүлэлт өндөр байх болно. Хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн дулаан ялгаруулах хамгийн тохиромжтой нөхцөл бол чипийг шингэн хөргөлттэй зэсийн том блок дээр суурилуулсан явдал юм. Энэ нь ихэнх хэрэглээний хувьд тийм ч практик биш тул бид дулаан ялгаруулалтыг сайжруулахын тулд ПХБ -д өөр өөрчлөлт оруулах шаардлагатай болсон. 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.

Боломжтой бол ПХБ -ийн зэсийн давхаргын тоо, зузааныг хамгийн их байлгах. Газардуулсан зэсийн жин нь ерөнхийдөө том хэмжээтэй бөгөөд энэ нь ПХБ -ийн дулааныг бүхэлд нь ялгаруулах маш сайн дулааны зам юм. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Гэсэн хэдий ч энэ утас нь ихэвчлэн цахилгаан тусгаарлагчтай байдаг бөгөөд энэ нь дулааны шингээгч болох боломжийг хязгаарладаг. Дулаан дамжуулалтыг нэмэгдүүлэхийн тулд төхөөрөмжийн газардуулгыг аль болох олон газардуулгын давхаргад цахилгаан утсаар холбох ёстой. Хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн доорх ПХБ -ийн дулаан ялгаруулах нүх нь ПХБ -ийн суулгагдсан давхаргад дулаан орж, хавтангийн арын хэсэгт шилжихэд тусалдаг.

ПХБ -ийн дээд ба доод давхаргууд нь хөргөлтийн ажиллагааг сайжруулах “хамгийн сайн байршил” юм. Илүү өргөн утас ашиглах, өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжөөс холдуулах нь дулаан дамжуулах дулааны замыг бий болгож чадна. Тусгай дулаан дамжуулах самбар нь ПХБ -аас дулаан ялгаруулах маш сайн арга юм. Дулаан дамжуулагч хавтан нь ПХБ-ийн дээд ба ар талд байрладаг бөгөөд шууд зэс холболт эсвэл дулааны дамжуулах нүхээр төхөөрөмжид холбогддог. Шугаман сав баглаа боодлын хувьд (зөвхөн багцын хоёр талд хар тугалгатай байвал) дулаан дамжуулах хавтанг ПХБ -ийн дээд хэсэгт байрлуулж, “нохойн яс” хэлбэртэй хэлбэртэй (дунд хэсэг нь баглаа боодол шиг нарийн, багцаас хол зэс нь том талбайтай, дунд нь жижиг, хоёр үзүүртээ том). Дөрвөн талт баглаа боодлын хувьд (дөрвөн талаас нь хар тугалгатай) дулаан дамжуулах хавтанг ПХБ-ийн ар талд эсвэл ПХБ-ийн дотор байрлуулсан байх ёстой.

Дулаан дамжуулах хавтангийн хэмжээг нэмэгдүүлэх нь PowerPAD багцын дулааны гүйцэтгэлийг сайжруулах маш сайн арга юм. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. Бүтээгдэхүүний хүснэгтийн мэдээллийн хуудсанд ихэвчлэн эдгээр хэмжээсүүдийг жагсаасан байдаг. Гэхдээ нэмсэн зэсийн захиалгат PCBS -д үзүүлэх нөлөөллийг хэмжихэд хэцүү байдаг. 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. Эдгээр тооцоолох хэрэгслүүд нь ПХБ -ийн загвар нь дулаан ялгаруулах чадварт хэрхэн нөлөөлж байгааг онцлон харуулдаг. 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. Хос дараалсан багцын хувьд бид “нохойн яс” дэвсгэрийн хэв маягийг ашиглан дулааныг гадагшлуулах боломжтой.

Эцэст нь том PCBS -тэй системийг хөргөхөд ашиглаж болно. 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. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр ба өртгийг харгалзан боолтыг хамгийн их байлгахын тулд өгөөж буурах хүртэл нэмэгдүүлэх ёстой. Металл ПХБ -ийн хатууруулагч нь дулааны хавтантай холбогдсоны дараа илүү хөргөх талбайтай байдаг. ПХБ -ийн орон сууц нь бүрхүүлтэй байдаг зарим хэрэглээний хувьд TYPE B гагнуурын нөхөх материал нь агаарын хөргөлттэй бүрхүүлээс илүү өндөр дулааны гүйцэтгэлтэй байдаг. Сэнс, сэрвээ гэх мэт хөргөх шийдлүүдийг системийн хөргөлтөд ихэвчлэн ашигладаг боловч хөргөлтийг оновчтой болгохын тулд ихэвчлэн илүү их зай шаардагддаг эсвэл дизайны өөрчлөлт хийх шаардлагатай болдог.

Дулааны өндөр үзүүлэлттэй системийг зохион бүтээхийн тулд сайн IC төхөөрөмж, хаалттай шийдлийг сонгох нь хангалтгүй юм. IC хөргөлтийн гүйцэтгэлийн хуваарь нь ПХБ болон IC төхөөрөмжийг хурдан хөргөх боломжийг олгодог хөргөлтийн системийн хүчин чадлаас хамаарна. Дээр дурдсан идэвхгүй хөргөлтийн арга нь системийн дулаан ялгаруулалтыг эрс сайжруулдаг.