आयसी पॅकेजवर अवलंबून असतात पीसीबी उष्णता नष्ट होण्याकरिता. 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. पीसीबी लेआउट, बोर्ड स्ट्रक्चर आणि डिव्हाइस माउंटची काळजीपूर्वक हाताळणी मध्यम आणि उच्च-पॉवर अनुप्रयोगांसाठी उष्णता नष्ट करण्याची कार्यक्षमता सुधारण्यास मदत करू शकते.

सेमीकंडक्टर उत्पादकांना त्यांच्या उपकरणांचा वापर करणाऱ्या प्रणाली नियंत्रित करण्यात अडचण येते. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. सानुकूल आयसी उपकरणांसाठी, सिस्टीम डिझायनर सामान्यत: उत्पादकासोबत बारकाईने काम करतो हे सुनिश्चित करण्यासाठी की प्रणाली उच्च-शक्तीच्या उपकरणांच्या अनेक उष्णता नष्ट करण्याच्या आवश्यकतांची पूर्तता करते. हे लवकर सहकार्य हे सुनिश्चित करते की आयसी विद्युत आणि कार्यप्रदर्शन मानके पूर्ण करते, तर ग्राहकांच्या शीतकरण प्रणालीमध्ये योग्य ऑपरेशन सुनिश्चित करते. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. या प्रकरणात, आम्ही फक्त काही सामान्य मार्गदर्शक तत्त्वे वापरू शकतो जेणेकरून IC आणि प्रणालीसाठी अधिक चांगले निष्क्रिय उष्णता निवारण समाधान प्राप्त होईल.

पीसीबीसाठी उष्मा अपव्यय कसे डिझाइन करावे

सामान्य अर्धसंवाहक पॅकेज प्रकार म्हणजे बेअर पॅड किंवा PowerPADTM पॅकेज. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. या प्रकारचे चिप पॅड चिप प्रक्रियेच्या प्रक्रियेत चिपला समर्थन देते आणि उपकरण उष्णता नष्ट होण्यासाठी देखील एक चांगला थर्मल मार्ग आहे. 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. बेअर पॅड पॅकेजेस सहसा पॅकेजच्या तळाशी सुमारे 80% उष्णता पीसीबीमध्ये हस्तांतरित करतात. उर्वरित 20% उष्णता उपकरणाच्या तारा आणि पॅकेजच्या विविध बाजूंनी उत्सर्जित होते. Less than 1% of the heat escapes through the top of the package. या बेअर-पॅड पॅकेजेसच्या बाबतीत, विशिष्ट डिव्हाइस कार्यप्रदर्शन सुनिश्चित करण्यासाठी चांगले पीसीबी उष्णता अपव्यय डिझाइन आवश्यक आहे.

पीसीबी डिझाइनचा पहिला पैलू जो थर्मल परफॉर्मन्स सुधारतो तो पीसीबी डिव्हाइस लेआउट आहे. जेव्हा शक्य असेल तेव्हा पीसीबीवरील उच्च-शक्ती घटक एकमेकांपासून वेगळे केले पाहिजेत. उच्च-शक्ती घटकांमधील हे भौतिक अंतर प्रत्येक उच्च-शक्ती घटकाभोवती पीसीबी क्षेत्र वाढवते, जे चांगले उष्णता हस्तांतरण प्राप्त करण्यास मदत करते. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. जेथे शक्य असेल तेथे उच्च-शक्तीचे घटक पीसीबीच्या कोपऱ्यांपासून दूर असले पाहिजेत. अधिक मध्यवर्ती पीसीबी स्थिती उच्च-शक्ती घटकांभोवती बोर्ड क्षेत्र वाढवते, ज्यामुळे उष्णता नष्ट होण्यास मदत होते. दोन समान अर्धसंवाहक उपकरणे दर्शविली आहेत: घटक A आणि B. पीसीबीच्या कोपऱ्यात असलेल्या घटक ए मध्ये, घटक बी पेक्षा ए चिप जंक्शन तापमान 5% जास्त आहे, जे अधिक मध्यवर्ती स्थितीत आहे. घटक A च्या कोपऱ्यात उष्णता नष्ट होणे उष्णता विरघळण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या घटकाभोवती लहान पॅनेल क्षेत्राद्वारे मर्यादित आहे.

दुसरा पैलू म्हणजे पीसीबीची रचना, ज्याचा पीसीबी डिझाइनच्या थर्मल कामगिरीवर सर्वात निर्णायक प्रभाव असतो. सामान्य नियम म्हणून, पीसीबीकडे जितके जास्त तांबे असेल तितकेच सिस्टम घटकांचे थर्मल प्रदर्शन जास्त असते. सेमीकंडक्टर डिव्हाइसेससाठी आदर्श उष्णता नष्ट होण्याची परिस्थिती अशी आहे की चिप लिक्विड-कूल्ड कॉपरच्या मोठ्या ब्लॉकवर लावली जाते. बर्‍याच अनुप्रयोगांसाठी हे व्यावहारिक नाही, म्हणून आम्हाला उष्णता विघटन सुधारण्यासाठी पीसीबीमध्ये इतर बदल करावे लागले. 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.

जेव्हा शक्य असेल तेव्हा पीसीबी तांब्याच्या थरांची संख्या आणि जाडी वाढवा. ग्राउंडिंग कॉपरचे वजन साधारणपणे मोठे असते, जे संपूर्ण पीसीबी उष्णता विरघळण्यासाठी उत्कृष्ट थर्मल मार्ग आहे. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. तथापि, ही वायरिंग सहसा विद्युत विद्युतरोधक असते, ज्यामुळे संभाव्य उष्णता सिंक म्हणून त्याचा वापर मर्यादित होतो. उष्णता वाहक जास्तीत जास्त मदत करण्यासाठी डिव्हाइस ग्राउंडिंग शक्य तितक्या इलेक्ट्रिकली वायर केले पाहिजे. अर्धसंवाहक यंत्राच्या खाली पीसीबीमध्ये उष्णता पसरवण्याची छिद्रे उष्णता पीसीबीच्या एम्बेडेड थरांमध्ये प्रवेश करण्यास आणि बोर्डच्या मागील बाजूस हस्तांतरित करण्यात मदत करतात.

पीसीबीचे वरचे आणि खालचे स्तर सुधारित कूलिंग परफॉर्मन्ससाठी “प्राइम लोकेशन्स” आहेत. विस्तीर्ण तारा वापरणे आणि उच्च-शक्तीच्या उपकरणांपासून दूर जाणे उष्णता नष्ट करण्यासाठी थर्मल मार्ग प्रदान करू शकते. विशेष उष्णता वाहक बोर्ड पीसीबी उष्णता नष्ट करण्यासाठी एक उत्कृष्ट पद्धत आहे. थर्मल कंडक्टिव्ह प्लेट पीसीबीच्या वर किंवा मागे स्थित आहे आणि थेट तांबे कनेक्शनद्वारे किंवा थर्मल थ्रू-होलद्वारे डिव्हाइसशी थर्मलली जोडलेली आहे. इनलाइन पॅकेजिंगच्या बाबतीत (फक्त पॅकेजच्या दोन्ही बाजूंच्या लीडसह), उष्णता वाहक प्लेट पीसीबीच्या शीर्षस्थानी स्थित असू शकते, ज्याचा आकार “कुत्र्याच्या हाड” सारखा असतो (मध्य पॅकेजप्रमाणे अरुंद आहे, पॅकेजपासून दूर असलेल्या तांब्याचे मोठे क्षेत्र आहे, मध्यभागी लहान आणि दोन्ही टोकांना मोठे). फोर-साइड पॅकेजच्या बाबतीत (सर्व चार बाजूंच्या लीडसह), उष्णता वाहक प्लेट पीसीबीच्या मागील बाजूस किंवा पीसीबीच्या आत असणे आवश्यक आहे.

पॉवरपॅड पॅकेजेसचे थर्मल परफॉर्मन्स सुधारण्यासाठी उष्णता वाहक प्लेटचा आकार वाढवणे हा एक उत्कृष्ट मार्ग आहे. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. एक सारणीबद्ध उत्पादन डेटा पत्रक सहसा ही परिमाणे सूचीबद्ध करते. परंतु सानुकूल पीसीबीएसवर जोडलेल्या तांब्याच्या प्रभावाचे प्रमाण करणे कठीण आहे. 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. ही गणना साधने पीसीबी डिझाईन उष्णता नष्ट होण्याच्या कार्यक्षमतेवर किती प्रमाणात प्रभाव टाकतात यावर प्रकाश टाकतात. 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. दुहेरी इन-लाइन पॅकेजेससाठी, आम्ही उष्णता दूर करण्यासाठी “डॉग बोन” पॅड शैली वापरू शकतो.

शेवटी, मोठ्या पीसीबीएस असलेल्या सिस्टम्सचा वापर कूलिंगसाठी देखील केला जाऊ शकतो. 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. थर्मल चालकता आणि खर्च लक्षात घेता, स्क्रूची संख्या कमी होणाऱ्या परताव्यापर्यंत जास्तीत जास्त केली पाहिजे. थर्मल प्लेटला जोडल्यानंतर मेटल पीसीबी स्टिफनरमध्ये अधिक थंड क्षेत्र असते. काही अनुप्रयोगांसाठी जेथे पीसीबी हाऊसिंगमध्ये शेल असते, TYPE B सोल्डर पॅच मटेरियलमध्ये एअर कूल्ड शेलपेक्षा उच्च थर्मल परफॉर्मन्स असते. पंखे आणि पंखांसारखे कूलिंग सोल्यूशन्स देखील सामान्यतः सिस्टम कूलिंगसाठी वापरले जातात, परंतु त्यांना बर्‍याचदा अधिक जागा आवश्यक असते किंवा कूलिंग ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी डिझाइन सुधारणांची आवश्यकता असते.

उच्च थर्मल कार्यक्षमतेसह प्रणालीची रचना करण्यासाठी, एक चांगले आयसी डिव्हाइस आणि बंद समाधान निवडणे पुरेसे नाही. आयसी कूलिंग कामगिरीचे वेळापत्रक पीसीबीवर अवलंबून असते आणि कूलिंग सिस्टमची क्षमता आयसी उपकरणांना त्वरीत थंड होऊ देते. वर नमूद केलेली निष्क्रिय कूलिंग पद्धत प्रणालीच्या उष्णता नष्ट होण्याच्या कार्यक्षमतेत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करू शकते.