ఎలా ఉపయోగించాలి PCB IC ప్యాకేజీ హీట్ డిస్సిపేషన్ కోసం?

థర్మల్ పనితీరును మెరుగుపరచగల PCB డిజైన్‌లోని మొదటి అంశం PCB పరికర లేఅవుట్. సాధ్యమైనప్పుడల్లా, PCBలోని అధిక-శక్తి భాగాలు ఒకదానికొకటి వేరుచేయబడాలి. అధిక-శక్తి భాగాల మధ్య ఈ భౌతిక విభజన ప్రతి అధిక-శక్తి భాగం చుట్టూ ఉన్న PCB ప్రాంతాన్ని గరిష్టం చేస్తుంది, తద్వారా మెరుగైన ఉష్ణ వాహకతను సాధించడంలో సహాయపడుతుంది. అధిక-శక్తి భాగాల నుండి PCBలో ఉష్ణోగ్రత-సెన్సిటివ్ భాగాలను వేరుచేయడానికి జాగ్రత్త తీసుకోవాలి. సాధ్యమైనప్పుడల్లా, అధిక-శక్తి భాగాల యొక్క సంస్థాపనా స్థానం PCB మూలల నుండి దూరంగా ఉండాలి. మరింత సెంట్రల్ PCB లొకేషన్ అధిక-పవర్ కాంపోనెంట్‌ల చుట్టూ ఉన్న బోర్డు ప్రాంతాన్ని గరిష్టం చేస్తుంది, తద్వారా వేడిని వెదజల్లడానికి సహాయపడుతుంది. మూర్తి 2 రెండు సారూప్య సెమీకండక్టర్ పరికరాలను చూపుతుంది: కాంపోనెంట్ A మరియు కాంపోనెంట్ B. కాంపోనెంట్ A PCB యొక్క మూలలో ఉంది మరియు కాంపోనెంట్ B మధ్యకు దగ్గరగా ఉన్నందున కాంపోనెంట్ B కంటే 5% ఎక్కువ డై జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రతను కలిగి ఉంటుంది. వేడి వెదజల్లడానికి కాంపోనెంట్ చుట్టూ ఉన్న బోర్డు ప్రాంతం చిన్నగా ఉన్నందున, భాగం A యొక్క మూలలో వేడి వెదజల్లడం పరిమితం.

IC ప్యాకేజీ హీట్ డిస్సిపేషన్ కోసం PCBని ఎలా ఉపయోగించాలి?

రెండవ అంశం PCB యొక్క నిర్మాణం, ఇది PCB డిజైన్ యొక్క ఉష్ణ పనితీరుపై అత్యంత నిర్ణయాత్మక ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సాధారణ సూత్రం: PCBలో ఎక్కువ రాగి, సిస్టమ్ భాగాల యొక్క అధిక ఉష్ణ పనితీరు. సెమీకండక్టర్ పరికరాల కోసం ఆదర్శవంతమైన వేడి వెదజల్లడం పరిస్థితి ఏమిటంటే, చిప్ ద్రవ-చల్లబడిన రాగి యొక్క పెద్ద ముక్కపై అమర్చబడి ఉంటుంది. చాలా అప్లికేషన్‌ల కోసం, ఈ మౌంటు పద్ధతి అసాధ్యమైనది, కాబట్టి మేము హీట్ డిస్సిపేషన్ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి PCBకి కొన్ని ఇతర మార్పులను మాత్రమే చేయగలము. ఈ రోజు చాలా అప్లికేషన్‌ల కోసం, సిస్టమ్ యొక్క మొత్తం వాల్యూమ్ తగ్గిపోతూనే ఉంది, ఇది వేడి వెదజల్లే పనితీరుపై ప్రతికూల ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. పెద్ద PCB, ఉష్ణ వాహకానికి ఉపయోగించబడే పెద్ద ప్రాంతం, మరియు ఇది అధిక సౌలభ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అధిక-శక్తి భాగాల మధ్య తగినంత ఖాళీని అనుమతిస్తుంది.

సాధ్యమైనప్పుడల్లా, PCB కాపర్ గ్రౌండ్ ప్లేన్‌ల సంఖ్య మరియు మందాన్ని పెంచండి. నేల పొర రాగి బరువు సాధారణంగా సాపేక్షంగా పెద్దది, మరియు మొత్తం PCB వేడిని వెదజల్లడానికి ఇది ఒక అద్భుతమైన ఉష్ణ మార్గం. ప్రతి పొరకు వైరింగ్ యొక్క అమరిక ఉష్ణ వాహకానికి ఉపయోగించే రాగి యొక్క మొత్తం నిష్పత్తిని కూడా పెంచుతుంది. అయితే, ఈ వైరింగ్ సాధారణంగా విద్యుత్ మరియు ఉష్ణంగా వేరుచేయబడుతుంది, ఇది సంభావ్య ఉష్ణ వెదజల్లే పొరగా దాని పాత్రను పరిమితం చేస్తుంది. పరికర గ్రౌండ్ ప్లేన్ యొక్క వైరింగ్ అనేక గ్రౌండ్ ప్లేన్‌లతో సాధ్యమైనంతవరకు విద్యుత్తుగా ఉండాలి, తద్వారా ఉష్ణ వాహకతను పెంచడంలో సహాయపడుతుంది. సెమీకండక్టర్ పరికరం కింద ఉన్న PCBపై వేడి వెదజల్లడం PCB యొక్క పూడ్చిపెట్టిన పొరలలోకి ప్రవేశించడానికి మరియు సర్క్యూట్ బోర్డ్ వెనుకకు ప్రసారం చేయడానికి వేడిని సహాయపడుతుంది.

వేడి వెదజల్లే పనితీరును మెరుగుపరచడానికి, PCB యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ పొరలు “బంగారు స్థానాలు”. వేడి వెదజల్లడానికి థర్మల్ మార్గాన్ని అందించడానికి విస్తృత వైర్లను ఉపయోగించండి మరియు వాటిని అధిక-పవర్ పరికరాల నుండి దూరంగా ఉంచండి. ప్రత్యేక థర్మల్ బోర్డు PCB వేడి వెదజల్లడానికి ఒక అద్భుతమైన పద్ధతి. థర్మల్ బోర్డు సాధారణంగా PCB పైభాగంలో లేదా వెనుక భాగంలో ఉంటుంది మరియు డైరెక్ట్ కాపర్ కనెక్షన్‌లు లేదా థర్మల్ వయాస్ ద్వారా పరికరానికి థర్మల్‌గా కనెక్ట్ చేయబడుతుంది. ఇన్‌లైన్ ప్యాకేజీ (రెండు వైపులా లీడ్స్‌తో కూడిన ప్యాకేజీలు) విషయంలో, ఈ రకమైన ఉష్ణ వాహక బోర్డు PCB పైభాగంలో ఉంటుంది మరియు “కుక్క ఎముక” ఆకారంలో ఉంటుంది (మధ్య భాగం ప్యాకేజీ వలె ఇరుకైనది, మరియు ప్యాకేజీకి దూరంగా ఉన్న ప్రాంతం సాపేక్షంగా చిన్నది, పెద్దది, మధ్యలో చిన్నది మరియు చివర్లలో పెద్దది). నాలుగు-వైపుల ప్యాకేజీ విషయంలో (నాలుగు వైపులా లీడ్‌లు ఉన్నాయి), వేడి-వాహక ప్లేట్ తప్పనిసరిగా PCB వెనుక భాగంలో ఉండాలి లేదా PCBలోకి ప్రవేశించాలి.

IC ప్యాకేజీ హీట్ డిస్సిపేషన్ కోసం PCBని ఎలా ఉపయోగించాలి?

పవర్‌ప్యాడ్ ప్యాకేజీ యొక్క థర్మల్ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి థర్మల్ బోర్డు పరిమాణాన్ని పెంచడం ఒక అద్భుతమైన మార్గం. వివిధ ఉష్ణ వాహక ప్లేట్ పరిమాణాలు ఉష్ణ పనితీరుపై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. పట్టిక రూపంలో అందించబడిన ఉత్పత్తి డేటా షీట్ సాధారణంగా ఈ పరిమాణ సమాచారాన్ని జాబితా చేస్తుంది. అయితే, అనుకూల PCBల జోడించిన రాగి ప్రభావాన్ని లెక్కించడం కష్టం. కొన్ని ఆన్‌లైన్ కాలిక్యులేటర్‌లను ఉపయోగించి, వినియోగదారులు పరికరాన్ని ఎంచుకుని, JEDEC కాని PCBల యొక్క హీట్ డిస్సిపేషన్ పనితీరుపై దాని ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి కాపర్ ప్యాడ్ పరిమాణాన్ని మార్చవచ్చు. ఈ గణన సాధనాలు థర్మల్ పనితీరుపై PCB డిజైన్ ప్రభావాన్ని హైలైట్ చేస్తాయి. నాలుగు-వైపుల ప్యాకేజీ కోసం, టాప్ ప్యాడ్ యొక్క ప్రాంతం పరికరం యొక్క బహిర్గత ప్యాడ్ యొక్క ప్రాంతం కంటే చిన్నదిగా ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, ఖననం చేయబడిన లేదా వెనుక పొర మెరుగైన శీతలీకరణను సాధించడానికి మొదటి మార్గం. డ్యూయల్ ఇన్-లైన్ ప్యాకేజీల కోసం, మేము వేడిని వెదజల్లడానికి “డాగ్ బోన్” ప్యాడ్ స్టైల్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

చివరగా, పెద్ద PCBలు ఉన్న సిస్టమ్‌లను కూడా శీతలీకరణ కోసం ఉపయోగించవచ్చు. స్క్రూలు హీట్-కండక్టింగ్ ప్లేట్ మరియు హీట్ డిసిపేషన్ కోసం గ్రౌండ్ ప్లేన్‌కి అనుసంధానించబడిన సందర్భంలో, PCBని మౌంట్ చేయడానికి ఉపయోగించే కొన్ని స్క్రూలు కూడా సిస్టమ్ బేస్‌కి సమర్థవంతమైన హీట్ పాత్‌లుగా మారతాయి. ఉష్ణ వాహక ప్రభావం మరియు వ్యయాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, స్క్రూల సంఖ్య గరిష్ట విలువగా ఉండాలి, అది రాబడి తగ్గిపోయే స్థాయికి చేరుకుంటుంది. థర్మల్ కండక్టివ్ ప్లేట్‌కు కనెక్ట్ అయిన తర్వాత, మెటల్ PCB రీన్‌ఫోర్స్‌మెంట్ ప్లేట్ ఎక్కువ శీతలీకరణ ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంటుంది. PCB షెల్‌తో కప్పబడిన కొన్ని అప్లికేషన్‌ల కోసం, టైప్ కంట్రోల్డ్ వెల్డింగ్ రిపేర్ మెటీరియల్ ఎయిర్-కూల్డ్ షెల్ కంటే ఎక్కువ థర్మల్ పనితీరును కలిగి ఉంటుంది. ఫ్యాన్లు మరియు హీట్ సింక్‌లు వంటి కూలింగ్ సొల్యూషన్‌లు కూడా సిస్టమ్ శీతలీకరణకు సాధారణ పద్ధతులు, అయితే వాటికి సాధారణంగా ఎక్కువ స్థలం అవసరమవుతుంది లేదా శీతలీకరణ ప్రభావాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి డిజైన్‌ను సవరించాల్సి ఉంటుంది.

అధిక ఉష్ణ పనితీరుతో వ్యవస్థను రూపొందించడానికి, మంచి IC పరికరం మరియు క్లోజ్డ్ సొల్యూషన్‌ను ఎంచుకోవడం సరిపోదు. IC యొక్క హీట్ డిస్సిపేషన్ పనితీరు PCBపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు IC పరికరాలను త్వరగా చల్లబరుస్తుంది. పైన పేర్కొన్న నిష్క్రియ శీతలీకరణ పద్ధతిని ఉపయోగించడం ద్వారా, సిస్టమ్ యొక్క వేడి వెదజల్లడం పనితీరును బాగా మెరుగుపరచవచ్చు.