Pakketti IC jiddependu fuq PCB għad-dissipazzjoni tas-sħana. 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. Immaniġġjar bir-reqqa tat-tqassim tal-PCB, l-istruttura tal-bord, u l-immuntar tal-apparat jista ‘jgħin biex itejjeb il-prestazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana għal applikazzjonijiet ta’ enerġija medja u għolja.

Il-manifatturi tas-semikondutturi għandhom diffikultà biex jikkontrollaw is-sistemi li jużaw l-apparat tagħhom. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. Għal apparati IC apposta, id-disinjatur tas-sistema tipikament jaħdem mill-qrib mal-manifattur biex jiżgura li s-sistema tissodisfa l-ħafna rekwiżiti ta ‘dissipazzjoni tas-sħana ta’ apparati ta ‘qawwa għolja. Din il-kollaborazzjoni bikrija tiżgura li l-IC tissodisfa l-istandards tal-elettriku u tal-prestazzjoni, filwaqt li tiżgura operazzjoni xierqa fis-sistema tat-tkessiħ tal-klijent. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. F’dan il-każ, nistgħu nużaw biss xi linji gwida ġenerali biex ngħinu niksbu soluzzjoni ta ‘dissipazzjoni tas-sħana passiva aħjar għal IC u sistema.

Kif tfassal id-dissipazzjoni tas-sħana għall-PCB

Tip ta ‘pakkett semikonduttur komuni huwa kuxxinett vojt jew pakkett PowerPADTM. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. Dan it-tip ta ‘kuxxinett taċ-ċippa jappoġġja ċ-ċippa fil-proċess tal-ipproċessar taċ-ċippa, u huwa wkoll mogħdija termali tajba għad-dissipazzjoni tas-sħana tal-apparat. 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. Pakketti tal-kuxxinett bare tipikament jittrasferixxu madwar 80% tas-sħana fil-PCB mill-qiegħ tal-pakkett. L-20% li jifdal tas-sħana joħroġ mill-wajers tal-apparat u n-naħat varji tal-pakkett. Less than 1% of the heat escapes through the top of the package. Fil-każ ta ‘dawn il-pakketti bare-pad, disinn tajjeb ta’ dissipazzjoni tas-sħana tal-PCB huwa essenzjali biex tiġi żgurata ċerta prestazzjoni tal-apparat.

L-ewwel aspett tad-disinn tal-PCB li jtejjeb il-prestazzjoni termika huwa t-tqassim tal-apparat PCB. Kull meta jkun possibbli, il-komponenti ta ‘qawwa għolja fuq il-PCB għandhom ikunu separati minn xulxin. Dan l-ispazjar fiżiku bejn komponenti ta ‘qawwa għolja jimmassimizza ż-żona tal-PCB madwar kull komponent ta’ qawwa għolja, li jgħin biex jinkiseb trasferiment tas-sħana aħjar. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. Kull fejn possibbli, komponenti ta ‘qawwa għolja għandhom ikunu lokati’ l bogħod mill-kantunieri tal-PCB. Pożizzjoni aktar intermedja tal-PCB timmassimizza l-erja tal-bord madwar il-komponenti ta ‘qawwa għolja, u b’hekk tgħin biex tinħela s-sħana. Żewġ apparati semikondutturi identiċi huma murija: komponenti A u B. Il-Komponent A, li jinsab fil-kantuniera tal-PCB, għandu temperatura tal-junction taċ-ċippa 5% ogħla mill-komponent B, li huwa pożizzjonat b’mod aktar ċentrali. Id-dissipazzjoni tas-sħana fil-kantuniera tal-komponent A hija limitata mill-erja iżgħar tal-pannell madwar il-komponent użat għad-dissipazzjoni tas-sħana.

It-tieni aspett huwa l-istruttura tal-PCB, li għandha l-iktar influwenza deċiżiva fuq il-prestazzjoni termika tad-disinn tal-PCB. Bħala regola ġenerali, iktar ma jkollu l-PCB ram, iktar tkun għolja l-prestazzjoni termika tal-komponenti tas-sistema. Is-sitwazzjoni ideali ta ‘dissipazzjoni tas-sħana għal apparati semikondutturi hija li ċ-ċippa hija mmuntata fuq blokka kbira ta’ ram imkessaħ bil-likwidu. Dan mhux prattiku għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet, allura kellna nagħmlu bidliet oħra fil-PCB biex intejbu d-dissipazzjoni tas-sħana. 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.

Kull meta jkun possibbli, timmassimizza n-numru u l-ħxuna tas-saffi tar-ram tal-PCB. Il-piż tar-ram tal-ert huwa ġeneralment kbir, li huwa mogħdija termali eċċellenti għad-dissipazzjoni tas-sħana tal-PCB kollha. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. Madankollu, dan il-wajering huwa normalment iżolat bl-elettriku, u jillimita l-użu tiegħu bħala sink tas-sħana potenzjali. L-ert tal-apparat għandu jkun bil-fili bl-aktar mod elettriku possibbli għal saffi ta ‘ert kemm jista’ jkun possibbli biex jgħin jimmassimizza l-konduzzjoni tas-sħana. It-toqob tad-dissipazzjoni tas-sħana fil-PCB taħt l-apparat semikonduttur jgħinu s-sħana tidħol fis-saffi inkorporati tal-PCB u tittrasferixxi fuq wara tal-bord.

Is-saffi ta ‘fuq u ta’ isfel ta ‘PCB huma “postijiet primarji” għal prestazzjoni mtejba ta’ tkessiħ. L-użu ta ‘wajers usa’ u r-rotta ‘l bogħod minn apparat ta’ qawwa għolja jista ‘jipprovdi triq termali għad-dissipazzjoni tas-sħana. Bord speċjali tal-konduzzjoni tas-sħana huwa metodu eċċellenti għad-dissipazzjoni tas-sħana tal-PCB. Il-pjanċa konduttiva termali tinsab fuq in-naħa ta ‘fuq jew fuq wara tal-PCB u hija mqabbda termalment mal-apparat permezz ta’ konnessjoni diretta tar-ram jew permezz ta ‘toqba termali. Fil-każ ta ‘ppakkjar inline (biss b’ċombi fuq iż-żewġ naħat tal-pakkett), il-pjanċa tal-konduzzjoni tas-sħana tista’ tinstab fuq il-parti ta ‘fuq tal-PCB, iffurmata bħal “għadam tal-kelb” (in-nofs huwa dejjaq daqs il-pakkett, ram ‘il bogħod mill-pakkett għandu erja kbira, żgħira fin-nofs u kbira fiż-żewġt itruf). Fil-każ ta ‘pakkett b’erba’ naħat (b’wajers fuq l-erba ‘naħat kollha), il-pjanċa tal-konduzzjoni tas-sħana għandha tkun lokata fuq wara tal-PCB jew ġewwa l-PCB.

Iż-żieda tad-daqs tal-pjanċa tal-konduzzjoni tas-sħana hija mod eċċellenti biex ittejjeb il-prestazzjoni termika tal-pakketti PowerPAD. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. Skeda tad-dejta tal-prodott tabulari ġeneralment telenka dawn id-dimensjonijiet. Iżda l-ikkwantifikar tal-impatt tar-ram miżjud fuq PCBS apposta huwa diffiċli. 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. Dawn l-għodod tal-kalkolu jenfasizzaw sa liema punt id-disinn tal-PCB jinfluwenza l-prestazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana. 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. Għal pakketti doppji fil-linja, nistgħu nużaw l-istil tal-kuxxinett “għadam tal-klieb” biex inħallu s-sħana.

Fl-aħħarnett, sistemi b’PCBS akbar jistgħu jintużaw ukoll għat-tkessiħ. 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. Meta wieħed iqis il-konduttività termali u l-ispiża, in-numru ta ‘viti għandu jkun massimizzat sal-punt ta’ tnaqqis fil-qligħ. L-ebusija tal-PCB tal-metall għandha iktar żona ta ‘tkessiħ wara li tkun imqabbda mal-pjanċa termali. Għal xi applikazzjonijiet fejn id-djar tal-PCB għandu qoxra, il-materjal tal-garża tal-istann tat-TIP B għandu prestazzjoni termika ogħla mill-qoxra mkessħa bl-arja. Soluzzjonijiet ta ‘tkessiħ, bħal fannijiet u xewk, huma wkoll komunement użati għat-tkessiħ tas-sistema, iżda ħafna drabi jeħtieġu aktar spazju jew jeħtieġu modifiki fid-disinn biex itejbu t-tkessiħ.

Biex tiddisinja sistema bi prestazzjoni termika għolja, mhux biżżejjed li tagħżel apparat IC tajjeb u soluzzjoni magħluqa. L-iskedar tal-prestazzjoni tat-tkessiħ IC jiddependi fuq IL-PCB u l-kapaċità tas-sistema tat-tkessiħ biex tippermetti li l-apparati IC jibred malajr. Il-metodu ta ‘tkessiħ passiv imsemmi hawn fuq jista’ jtejjeb ħafna l-prestazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana tas-sistema.