Paketat IC mbështeten në PCB për shpërndarjen e nxehtësisë. Në përgjithësi, PCB është metoda kryesore e ftohjes për pajisjet gjysmëpërçuese me fuqi të lartë. Një dizajn i mirë i shpërndarjes së nxehtësisë PCB ka një ndikim të madh, mund ta bëjë sistemin të funksionojë mirë, por gjithashtu mund të varrosë rrezikun e fshehur të aksidenteve termike. Trajtimi i kujdesshëm i paraqitjes së PCB, strukturës së bordit dhe montimit të pajisjes mund të ndihmojë në përmirësimin e performancës së shpërndarjes së nxehtësisë për aplikime me fuqi të mesme dhe të lartë.

Prodhuesit e gjysmëpërçuesve kanë vështirësi në kontrollin e sistemeve që përdorin pajisjet e tyre. Sidoqoftë, një sistem me një IC të instaluar është kritik për performancën e përgjithshme të pajisjes. Për pajisjet IC të personalizuara, projektuesi i sistemit zakonisht punon ngushtë me prodhuesin për të siguruar që sistemi plotëson kërkesat e shumta të shpërndarjes së nxehtësisë të pajisjeve me fuqi të lartë. Ky bashkëpunim i hershëm siguron që IC plotëson standardet elektrike dhe të performancës, duke siguruar funksionimin e duhur brenda sistemit të ftohjes së klientit. Shumë kompani të mëdha gjysmëpërçuese shesin pajisje si përbërës standardë, dhe nuk ka asnjë kontakt midis prodhuesit dhe aplikacionit përfundimtar. In this case, we can only use some general guidelines to help achieve a good passive heat dissipation solution for IC and system.

Lloji i zakonshëm i paketës gjysmëpërçuese është jastëku i zhveshur ose paketa PowerPADTM. Në këto pako, çipi është montuar në një pllakë metalike të quajtur një bllok çipi. Ky lloj jastëku i çipave mbështet çipin në procesin e përpunimit të çipit, dhe është gjithashtu një rrugë e mirë termike për shpërndarjen e nxehtësisë së pajisjes. Kur blloku i paketuar i zhveshur ngjitet në PCB, nxehtësia del shpejt nga paketa dhe futet në PCB. Pastaj nxehtësia shpërndahet përmes shtresave të PCB në ajrin përreth. Pakot e jastëkëve të zhveshur zakonisht transferojnë rreth 80% të nxehtësisë në PCB përmes pjesës së poshtme të paketës. 20% e mbetur e nxehtësisë emetohet përmes telave të pajisjes dhe anëve të ndryshme të paketës. Më pak se 1% e nxehtësisë largohet nga pjesa e sipërme e paketës. Në rastin e këtyre paketave të zhveshura, dizajni i mirë i shpërndarjes së nxehtësisë PCB është thelbësor për të siguruar performancë të caktuar të pajisjes.

Aspekti i parë i dizajnit të PCB që përmirëson performancën termike është paraqitja e pajisjes PCB. Sa herë që është e mundur, përbërësit me fuqi të lartë në PCB duhet të ndahen nga njëri-tjetri. Kjo distancë fizike midis përbërësve me fuqi të lartë maksimizon zonën e PCB-së rreth secilit komponent me fuqi të lartë, gjë që ndihmon në arritjen e transferimit më të mirë të nxehtësisë. Duhet pasur kujdes për të ndarë komponentët e ndjeshëm ndaj temperaturës nga komponentët me fuqi të lartë në PCB. Kudo që është e mundur, përbërësit me fuqi të lartë duhet të vendosen larg qosheve të PCB. Një pozicion më i ndërmjetëm i PCB-së maksimizon zonën e bordit rreth përbërësve me fuqi të lartë, duke ndihmuar kështu në shpërndarjen e nxehtësisë. Figure 2 shows two identical semiconductor devices: components A and B. Komponenti A, i vendosur në cep të PCB, ka një temperaturë të lidhjes së një çipi 5% më të lartë se përbërësi B, i cili është i pozicionuar në mënyrë më qendrore. Shpërndarja e nxehtësisë në cep të përbërësit A ​​është e kufizuar nga zona më e vogël e panelit rreth përbërësit të përdorur për shpërndarjen e nxehtësisë.

Aspekti i dytë është struktura e PCB, e cila ka ndikimin më vendimtar në performancën termike të dizajnit të PCB. Si rregull i përgjithshëm, sa më shumë bakër të ketë PCB, aq më e lartë është performanca termike e përbërësve të sistemit. Situata ideale e shpërndarjes së nxehtësisë për pajisjet gjysmëpërçuese është që çipi është montuar në një bllok të madh bakri të ftohur me lëng. Kjo nuk është praktike për shumicën e aplikacioneve, kështu që na u desh të bënim ndryshime të tjera në PCB për të përmirësuar shpërndarjen e nxehtësisë. Për shumicën e aplikacioneve sot, vëllimi i përgjithshëm i sistemit po zvogëlohet, duke ndikuar negativisht në performancën e shpërndarjes së nxehtësisë. PCBS më të mëdhenj kanë më shumë sipërfaqe që mund të përdoren për transferimin e nxehtësisë, por gjithashtu kanë më shumë fleksibilitet për të lënë hapësirë ​​të mjaftueshme midis përbërësve me fuqi të lartë.

Kurdo që të jetë e mundur, maksimizoni numrin dhe trashësinë e shtresave të bakrit PCB. Pesha e bakrit të tokëzimit është përgjithësisht e madhe, e cila është një rrugë e shkëlqyer termike për të gjithë shpërndarjen e nxehtësisë PCB. Rregullimi i instalimeve elektrike të shtresave gjithashtu rrit peshën e përgjithshme specifike të bakrit të përdorur për përcjelljen e nxehtësisë. Sidoqoftë, ky instalime elektrike zakonisht është i izoluar elektrikisht, duke kufizuar përdorimin e tij si një lavaman potencial. Tokëzimi i pajisjes duhet të lidhet sa më shumë në mënyrë elektrike me sa më shumë shtresa tokëzimi të jetë e mundur për të ndihmuar në maksimizimin e përcjellshmërisë së nxehtësisë. Vrimat e shpërndarjes së nxehtësisë në PCB nën pajisjen gjysmëpërçuese ndihmojnë ngrohjen të hyjë në shtresat e ngulitura të PCB dhe të transferohet në pjesën e pasme të tabelës.

Shtresat e sipërme dhe të poshtme të një PCB janë “vendet kryesore” për përmirësimin e performancës së ftohjes. Përdorimi i telave më të gjerë dhe largimi nga pajisjet me fuqi të lartë mund të sigurojë një rrugë termike për shpërndarjen e nxehtësisë. Bordi special i përcjelljes së nxehtësisë është një metodë e shkëlqyer për shpërndarjen e nxehtësisë PCB. Pllaka përçuese termike është e vendosur në pjesën e sipërme ose të pasme të PCB dhe është e lidhur termikisht me pajisjen nëpërmjet një lidhje direkte të bakrit ose një vrimë termike. Në rastin e paketimit të brendshëm (vetëm me kabllo në të dy anët e paketës), pllaka e përcjelljes së nxehtësisë mund të vendoset në pjesën e sipërme të PCB -së, e formësuar si një “kockë qeni” (mesi është aq i ngushtë sa paketa, bakri larg nga pakoja ka një sipërfaqe të madhe, të vogël në mes dhe të madhe në të dy skajet). Në rastin e paketës me katër anë (me priza në të katër anët), pllaka e përcjelljes së nxehtësisë duhet të jetë e vendosur në pjesën e pasme të PCB ose brenda PCB.

Rritja e madhësisë së pllakës së përcjelljes së nxehtësisë është një mënyrë e shkëlqyer për të përmirësuar performancën termike të paketave PowerPAD. Madhësia e ndryshme e pllakës së përcjelljes së nxehtësisë ka ndikim të madh në performancën termike. A tabular product data sheet typically lists these dimensions. Por përcaktimi i ndikimit të bakrit të shtuar në PCBS të personalizuar është i vështirë. Me llogaritësit online, përdoruesit mund të zgjedhin një pajisje dhe të ndryshojnë madhësinë e jastëkut të bakrit për të vlerësuar efektin e tij në performancën termike të një PCB jo-JEDEC. Këto mjete llogaritëse nxjerrin në pah shkallën në të cilën dizajni i PCB ndikon në performancën e shpërndarjes së nxehtësisë. Për paketat me katër anë, ku zona e jastëkut të sipërm është vetëm më pak se zona e zhveshur e pajisjes, futja ose shtresa e pasme është metoda e parë për të arritur ftohje më të mirë. Për paketat e dyfishta në linjë, ne mund të përdorim stilin e jastëkut “kocka e qenit” për të shpërndarë nxehtësinë.

Së fundi, sistemet me PCBS më të mëdha mund të përdoren gjithashtu për ftohje. Vidhat e përdorura për montimin e PCB gjithashtu mund të sigurojnë qasje efektive termike në bazën e sistemit kur lidhen me pllakën termike dhe shtresën e tokëzimit. Duke pasur parasysh përçueshmërinë termike dhe koston, numri i vidhave duhet të maksimizohet deri në pikën e zvogëlimit të kthimit. Ngurtësuesi i PCB -së metalike ka më shumë zonë ftohëse pasi është lidhur me pllakën termike. Për disa aplikime ku strehimi i PCB ka një predhë, materiali i ngjitësit TYPE B ka një performancë më të lartë termike sesa guaska e ftohur me ajër. Zgjidhjet e ftohjes, të tilla si ventilatorët dhe pendët, përdoren gjithashtu zakonisht për ftohjen e sistemit, por ato shpesh kërkojnë më shumë hapësirë ​​ose kërkojnë modifikime të projektimit për të optimizuar ftohjen.

Për të hartuar një sistem me performancë të lartë termike, nuk mjafton të zgjidhni një pajisje të mirë IC dhe një zgjidhje të mbyllur. Planifikimi i performancës së ftohjes IC varet nga PCB dhe kapaciteti i sistemit të ftohjes për të lejuar që pajisjet IC të ftohen shpejt. Metoda e ftohjes pasive e përmendur më sipër mund të përmirësojë shumë performancën e shpërndarjes së nxehtësisë të sistemit.