Vifurushi vya IC hutegemea PCB kwa utaftaji wa joto. Kwa ujumla, PCB ndiyo njia kuu ya kupoza vifaa vya semiconductor zenye nguvu nyingi. Ubunifu mzuri wa utaftaji wa joto wa PCB una athari kubwa, inaweza kufanya mfumo uendeshe vizuri, lakini pia inaweza kuzika hatari iliyofichwa ya ajali za joto. Utunzaji wa uangalifu wa mpangilio wa PCB, muundo wa bodi, na mlima wa kifaa inaweza kusaidia kuboresha utendaji wa utaftaji wa joto kwa matumizi ya kati na nguvu kubwa.

Watengenezaji wa semiconductor wana shida kudhibiti mifumo inayotumia vifaa vyao. Walakini, mfumo ulio na IC imewekwa ni muhimu kwa utendaji wa jumla wa kifaa. Kwa vifaa vya kawaida vya IC, mbuni wa mfumo kawaida hufanya kazi kwa karibu na mtengenezaji kuhakikisha kuwa mfumo unakidhi mahitaji mengi ya utaftaji wa joto wa vifaa vyenye nguvu kubwa. Ushirikiano huu wa mapema unahakikisha kuwa IC inakidhi viwango vya umeme na utendaji, wakati inahakikisha utendaji mzuri ndani ya mfumo wa baridi wa mteja. Kampuni nyingi kubwa za semiconductor huuza vifaa kama vifaa vya kawaida, na hakuna mawasiliano kati ya mtengenezaji na programu ya mwisho. In this case, we can only use some general guidelines to help achieve a good passive heat dissipation solution for IC and system.

Aina ya kifurushi cha semiconductor kawaida ni pedi wazi au kifurushi cha PowerPADTM. Katika vifurushi hivi, chip imewekwa kwenye sahani ya chuma inayoitwa pedi ya chip. Aina hii ya pedi ya chip inasaidia chip wakati wa usindikaji wa chip, na pia ni njia nzuri ya joto ya utaftaji wa joto wa kifaa. Wakati pedi isiyo na vifurushi imefungwa kwa PCB, joto hutolewa haraka kutoka kwa kifurushi na kuingia kwenye PCB. Joto huenezwa kupitia tabaka za PCB kwenye hewa inayozunguka. Vifurushi vya pedi kawaida huhamisha karibu 80% ya joto ndani ya PCB kupitia chini ya kifurushi. 20% iliyobaki ya joto hutolewa kupitia waya za kifaa na pande anuwai za kifurushi. Chini ya 1% ya joto hupuka kupitia juu ya kifurushi. Katika kesi ya vifurushi hivi vyenye pedi, muundo mzuri wa utaftaji wa joto wa PCB ni muhimu kuhakikisha utendaji fulani wa kifaa.

Kipengele cha kwanza cha muundo wa PCB ambao unaboresha utendaji wa joto ni mpangilio wa kifaa cha PCB. Wakati wowote inapowezekana, vifaa vyenye nguvu kubwa kwenye PCB vinapaswa kutengwa kutoka kwa kila mmoja. Nafasi hii ya kimaumbile kati ya vifaa vyenye nguvu nyingi huongeza eneo la PCB karibu na kila sehemu ya nguvu kubwa, ambayo husaidia kufanikisha uhamishaji bora wa joto. Uangalizi unapaswa kuchukuliwa kutenganisha sehemu nyeti za joto kutoka kwa vifaa vyenye nguvu nyingi kwenye PCB. Kila inapowezekana, vifaa vyenye nguvu nyingi vinapaswa kuwa mbali na pembe za PCB. Nafasi ya kati zaidi ya PCB huongeza eneo la bodi karibu na vifaa vyenye nguvu nyingi, na hivyo kusaidia kutawanya joto. Figure 2 shows two identical semiconductor devices: components A and B. Sehemu A, iliyoko kwenye kona ya PCB, ina joto la makutano ya chip 5% juu kuliko sehemu B, ambayo imewekwa katikati zaidi. Utaftaji wa joto kwenye kona ya sehemu A umepunguzwa na eneo ndogo la jopo karibu na sehemu inayotumiwa kwa utaftaji wa joto.

Kipengele cha pili ni muundo wa PCB, ambayo ina ushawishi mkubwa juu ya utendaji wa joto wa muundo wa PCB. Kama kanuni ya jumla, PCB ina shaba zaidi, ndivyo utendaji wa mafuta unavyokuwa juu zaidi. Hali bora ya utaftaji wa joto kwa vifaa vya semiconductor ni kwamba chip imewekwa kwenye kizuizi kikubwa cha shaba iliyopozwa kioevu. Hii sio vitendo kwa matumizi mengi, kwa hivyo ilibidi tufanye mabadiliko mengine kwa PCB ili kuboresha utaftaji wa joto. Kwa matumizi mengi leo, jumla ya mfumo hupungua, na kuathiri vibaya utendaji wa utaftaji wa joto. PCBS kubwa zina eneo la uso zaidi ambalo linaweza kutumika kwa uhamishaji wa joto, lakini pia uwe na mabadiliko zaidi ya kuacha nafasi ya kutosha kati ya vifaa vyenye nguvu nyingi.

Wakati wowote inapowezekana, ongeza idadi na unene wa tabaka za shaba za PCB. Uzito wa shaba ya kutuliza kwa ujumla ni kubwa, ambayo ni njia bora ya joto kwa utaftaji mzima wa joto wa PCB. Mpangilio wa wiring wa tabaka pia huongeza uzito wa jumla wa shaba inayotumika kwa upitishaji wa joto. Walakini, wiring hii kawaida huingiliwa na umeme, na kupunguza matumizi yake kama nafasi ya joto. Kutuliza kifaa kunapaswa kuwa na waya kama umeme iwezekanavyo kwa tabaka nyingi za kutuliza iwezekanavyo ili kusaidia upitishaji wa joto. Mashimo ya utaftaji wa joto kwenye PCB chini ya kifaa cha semiconductor husaidia joto kuingia kwenye tabaka zilizoingia za PCB na kuhamisha nyuma ya bodi.

Tabaka za juu na za chini za PCB ni “maeneo bora” ya utendaji ulioboreshwa wa baridi. Kutumia waya pana na kuhama kutoka kwa vifaa vyenye nguvu nyingi kunaweza kutoa njia ya joto ya kutawanya joto. Bodi maalum ya upitishaji wa joto ni njia bora ya utaftaji wa joto wa PCB. Sahani inayoendesha mafuta iko juu au nyuma ya PCB na imeunganishwa kwa joto na kifaa kupitia unganisho la shaba moja kwa moja au shimo la mafuta. Katika kesi ya ufungaji wa ndani (tu na risasi pande zote mbili za kifurushi), sahani ya kupitisha joto inaweza kuwa juu ya PCB, imeumbwa kama “mfupa wa mbwa” (katikati ni nyembamba kama kifurushi, shaba mbali na kifurushi ina eneo kubwa, ndogo katikati na kubwa pande zote mbili). Katika kesi ya kifurushi cha pande nne (na inaongoza kwa pande zote nne), sahani ya upitishaji wa joto lazima iwe iko nyuma ya PCB au ndani ya PCB.

Kuongeza saizi ya sahani ya upitishaji wa joto ni njia bora ya kuboresha utendaji wa mafuta wa vifurushi vya PowerPAD. Ukubwa tofauti wa sahani ya upitishaji wa joto ina ushawishi mkubwa juu ya utendaji wa joto. A tabular product data sheet typically lists these dimensions. Lakini kupima athari za shaba iliyoongezwa kwenye PCBS maalum ni ngumu. Na mahesabu ya mkondoni, watumiaji wanaweza kuchagua kifaa na kubadilisha saizi ya pedi ya shaba ili kukadiria athari yake kwa utendaji wa joto wa PCB isiyo ya JEDEC. Zana hizi za hesabu zinaonyesha kiwango ambacho muundo wa PCB huathiri utendaji wa utaftaji wa joto. Kwa vifurushi vyenye pande nne, ambapo eneo la pedi ya juu ni kidogo tu kuliko eneo la pedi wazi la kifaa, upachikaji au safu ya nyuma ndio njia ya kwanza kufikia ubaridi bora. Kwa vifurushi vyenye laini mbili, tunaweza kutumia mtindo wa pedi ya “mfupa wa mbwa” kuondoa joto.

Mwishowe, mifumo iliyo na PCBS kubwa pia inaweza kutumika kwa baridi. Bisibisi zinazotumiwa kuweka PCB pia zinaweza kutoa ufikiaji mzuri wa mafuta kwa msingi wa mfumo wakati umeunganishwa na sahani ya mafuta na safu ya ardhi. Kuzingatia conductivity ya mafuta na gharama, idadi ya screws inapaswa kuongezwa hadi kufikia kupungua kwa mapato. Kifurushi cha chuma cha PCB kina eneo lenye baridi zaidi baada ya kushikamana na sahani ya mafuta. Kwa matumizi kadhaa ambapo nyumba ya PCB ina ganda, nyenzo ya kiraka ya TYPE B ina utendaji wa juu wa mafuta kuliko ganda lililopozwa la hewa. Suluhisho za kupoza, kama vile mashabiki na mapezi, pia hutumiwa kawaida kwa kupoza mfumo, lakini mara nyingi zinahitaji nafasi zaidi au zinahitaji marekebisho ya muundo ili kuboresha baridi.

Kubuni mfumo na utendaji wa juu wa mafuta, haitoshi kuchagua kifaa kizuri cha IC na suluhisho lililofungwa. Upangaji wa utendaji wa baridi wa IC unategemea PCB na uwezo wa mfumo wa baridi kuruhusu vifaa vya IC kupoa haraka. Njia ya baridi ya kupuuza iliyotajwa hapo juu inaweza kuboresha sana utendaji wa utaftaji wa joto wa mfumo.