ИЦ пакети се ослањају ПЦБ- за одвођење топлоте. Уопштено, ПЦБ је главни метод хлађења полупроводничких уређаја велике снаге. Добар дизајн расипања топлоте на ПЦБ -у има велики утицај, може учинити да систем ради добро, али и може сакрити скривену опасност од термичких несрећа. Пажљиво руковање распоредом ПЦБ-а, структуром плоче и носачем уређаја може помоћи у побољшању перформанси расипања топлоте за апликације средње и велике снаге.

Произвођачи полупроводника имају потешкоћа у контроли система који користе њихове уређаје. Међутим, систем са инсталираним ИЦ -ом је критичан за укупне перформансе уређаја. За прилагођене ИЦ уређаје, дизајнер система обично блиско сарађује са произвођачем како би се осигурало да систем испуњава многе захтеве за одвођење топлоте уређаја велике снаге. Ова рана сарадња осигурава да ИЦ задовољава електричне и стандарде перформанси, а истовремено осигурава правилан рад унутар расхладног система корисника. Многе велике компаније за производњу полупроводника продају уређаје као стандардне компоненте и нема контакта између произвођача и крајње апликације. У овом случају, можемо користити само неке опште смернице да бисмо помогли у постизању доброг решења за пасивно одвођење топлоте за ИЦ и систем.

Уобичајени тип полупроводничког паковања је голи пад или ПоверПАДТМ пакет. У овим пакетима чип је монтиран на металну плочу која се назива подлога за чипове. Ова врста подлоге за чипове подржава чип у процесу обраде чипова, а такође је и добар топлотни пут за расипање топлоте уређаја. Када је упакована гола подлога заварена на ПЦБ, топлота се брзо излази из паковања у ПЦБ. Топлота се затим одводи кроз слојеве ПЦБ -а у околни ваздух. Паковања са голим подлогама обично преносе око 80% топлоте у ПЦБ кроз дно паковања. Преосталих 20% топлоте емитује се кроз жице уређаја и различите стране паковања. Мање од 1% топлоте излази кроз врх паковања. У случају ових голих подлога, добар дизајн расипања топлоте од ПЦБ-а је од суштинског значаја за осигурање одређених перформанси уређаја.

Први аспект дизајна ПЦБ -а који побољшава топлотне перформансе је распоред ПЦБ уређаја. Кад год је то могуће, компоненте велике снаге на штампаној плочи треба да буду одвојене једна од друге. Овај физички размак између компоненти велике снаге максимизира површину ПЦБ-а око сваке компоненте велике снаге, што помаже у постизању бољег преноса топлоте. Треба водити рачуна о одвајању компоненти осетљивих на температуру од компоненти велике снаге на штампаној плочи. Кад год је то могуће, компоненте велике снаге треба да се налазе даље од углова штампане плоче. Средњи положај ПЦБ-а максимизира површину плоче око компоненти велике снаге, чиме помаже расипању топлоте. На слици 2 приказана су два идентична полупроводничка уређаја: компоненте А и Б. Компонента А, која се налази на углу ПЦБ -а, има температуру споја чипа А 5% вишу од компоненте Б, која је позиционирана централније. Одвођење топлоте на углу компоненте А ограничено је мањом површином панела око компоненте која се користи за одвођење топлоте.

Други аспект је структура ПЦБ -а, која има најодлучнији утицај на топлотне перформансе дизајна ПЦБ -а. По правилу, што ПЦБ има више бакра, веће су топлотне перформансе компоненти система. Идеална ситуација расипања топлоте за полупроводничке уређаје је та да је чип монтиран на велики блок бакра хлађеног течношћу. Ово није практично за већину апликација, па смо морали да извршимо друге промене на ПЦБ -у да бисмо побољшали одвођење топлоте. За већину апликација данас, укупна запремина система се смањује, што негативно утиче на перформансе расипања топлоте. Већи ПЦБС-и имају већу површину која се може користити за пренос топлоте, али такође имају и већу флексибилност да оставе довољно простора између компоненти велике снаге.

Кад год је то могуће, максимизирајте број и дебљину слојева ПЦБ бакра. Тежина бакра за уземљење је генерално велика, што је одличан топлотни пут за целокупно одвођење топлоте на ПЦБ -у. Распоред ожичења слојева такође повећава укупну специфичну тежину бакра који се користи за провођење топлоте. Међутим, ово ожичење је обично електрично изоловано, ограничавајући његову употребу као потенцијални хладњак. Уземљење уређаја треба да буде што је могуће више електрично ожичено на што је могуће више слојева уземљења како би се повећала проводљивост топлоте. Рупе за расипање топлоте на ПЦБ -у испод полупроводничког уређаја помажу топлоти да уђе у уграђене слојеве ПЦБ -а и пренесе се на задњу страну плоче.

Горњи и доњи слој ПЦБ -а су „главна места“ за побољшане перформансе хлађења. Коришћење ширих жица и усмеравање даље од уређаја велике снаге може обезбедити топлотни пут за расипање топлоте. Посебна плоча за провођење топлоте је одличан метод за одвођење топлоте на ПЦБ -у. Топлотно проводљива плоча налази се на врху или на задњој страни ПЦБ-а и термички је повезана са уређајем или директном бакарном везом или топлотном рупом. У случају инлине паковања (само са проводницима са обе стране паковања), плоча за спровођење топлоте може се налазити на врху ПЦБ -а, у облику „псеће кости“ (средина је уска као пакет, бакар удаљен од паковања има велику површину, малу у средини и велику на оба краја). У случају четвоространог паковања (са проводницима на све четири стране), плоча за провођење топлоте мора бити смештена на полеђини ПЦБ-а или унутар ПЦБ-а.

Повећање величине плоче за провођење топлоте одличан је начин за побољшање топлотних перформанси ПоверПАД пакета. Различите величине плоче за провођење топлоте имају велики утицај на топлотне перформансе. Табеларни лист са подацима о производу обично наводи ове димензије. Међутим, тешко је квантификовати утицај додатка бакра на прилагођени ПЦБС. Помоћу мрежних калкулатора корисници могу изабрати уређај и променити величину бакарног јастучића како би проценили његов утицај на топлотне перформансе ПЦБ-а који није ЈЕДЕЦ. Ови прорачунски алати истичу степен у којем дизајн ПЦБ -а утиче на перформансе расипања топлоте. За четворостране пакете, где је површина горње подлоге само мања од површине голих јастучића уређаја, уграђивање или задњи слој је прва метода за постизање бољег хлађења. За двострука линијска паковања, можемо користити стил подлоге „псећа кост“ за одвођење топлоте.

Коначно, системи са већим ПЦБС -ом се такође могу користити за хлађење. Завртњи који се користе за постављање штампане плоче могу такође обезбедити ефикасан топлотни приступ до базе система када су спојени на термичку плочу и слој земље. С обзиром на топлотну проводљивост и цену, број вијака треба повећати до тачке смањења поврата. Метални укрућивач од ПЦБ -а има већу површину хлађења након што је спојен на термичку плочу. За неке примене где кућиште ПЦБ -а има омотач, материјал за лемљење ТИП Б има веће топлотне перформансе од љуске са ваздушним хлађењем. Расхладна решења, попут вентилатора и пераја, такође се обично користе за хлађење система, али често захтевају више простора или захтевају модификације дизајна за оптимизацију хлађења.

За пројектовање система са високим топлотним перформансама није довољно изабрати добар ИЦ уређај и затворено решење. Заказивање перформанси ИЦ хлађења зависи од ПЦБ -а и капацитета расхладног система који омогућава ИЦ уређајима да се брзо охладе. Горе поменути пасивни начин хлађења може увелико побољшати перформансе расипања топлоте у систему.