IC packages rely on PCB వేడి వెదజల్లడానికి. 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. PCB లేఅవుట్, బోర్డ్ స్ట్రక్చర్ మరియు డివైజ్ మౌంట్‌ని జాగ్రత్తగా నిర్వహించడం వలన మీడియం మరియు హై-పవర్ అప్లికేషన్‌ల కోసం వేడి వెదజల్లే పనితీరు మెరుగుపడుతుంది.

సెమీకండక్టర్ తయారీదారులు తమ పరికరాలను ఉపయోగించే వ్యవస్థలను నియంత్రించడంలో ఇబ్బంది పడుతున్నారు. However, a system with an IC installed is critical to overall device performance. కస్టమ్ IC పరికరాల కోసం, సిస్టమ్ డిజైనర్ సాధారణంగా అధిక-శక్తి పరికరాల యొక్క అనేక ఉష్ణ వెదజల్లే అవసరాలకు అనుగుణంగా ఉండేలా తయారీదారుతో కలిసి పనిచేస్తుంది. ఈ ముందస్తు సహకారం ఐసి ఎలక్ట్రికల్ మరియు పనితీరు ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉందని నిర్ధారిస్తుంది, అయితే కస్టమర్ యొక్క శీతలీకరణ వ్యవస్థలో సరైన ఆపరేషన్‌ని నిర్ధారిస్తుంది. Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. ఈ సందర్భంలో, IC మరియు సిస్టమ్ కోసం మెరుగైన నిష్క్రియాత్మక వేడి వెదజల్లే పరిష్కారాన్ని సాధించడంలో సహాయపడటానికి మేము కొన్ని సాధారణ మార్గదర్శకాలను మాత్రమే ఉపయోగించవచ్చు.

PCB కోసం వేడి వెదజల్లడాన్ని ఎలా డిజైన్ చేయాలి

సాధారణ సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజీ రకం బేర్ ప్యాడ్ లేదా PowerPADTM ప్యాకేజీ. In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. ఈ రకమైన చిప్ ప్యాడ్ చిప్ ప్రాసెసింగ్ ప్రక్రియలో చిప్‌కు మద్దతు ఇస్తుంది మరియు ఇది పరికరం వేడి వెదజల్లడానికి మంచి థర్మల్ మార్గం. 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. బేర్ ప్యాడ్ ప్యాకేజీలు సాధారణంగా 80% వేడిని ప్యాకేజీ దిగువన PCB లోకి బదిలీ చేస్తాయి. మిగిలిన 20% వేడి పరికర వైర్లు మరియు ప్యాకేజీ యొక్క వివిధ వైపుల ద్వారా విడుదల చేయబడుతుంది. Less than 1% of the heat escapes through the top of the package. ఈ బేర్-ప్యాడ్ ప్యాకేజీల విషయంలో, నిర్దిష్ట పరికర పనితీరును నిర్ధారించడానికి మంచి PCB వేడి వెదజల్లే డిజైన్ అవసరం.

థర్మల్ పనితీరును మెరుగుపరిచే PCB డిజైన్ యొక్క మొదటి అంశం PCB పరికర లేఅవుట్. వీలైనప్పుడల్లా, PCB లోని అధిక శక్తి భాగాలు ఒకదానికొకటి వేరు చేయాలి. అధిక-శక్తి భాగాల మధ్య ఈ భౌతిక అంతరం ప్రతి అధిక-శక్తి భాగం చుట్టూ PCB ప్రాంతాన్ని పెంచుతుంది, ఇది మెరుగైన ఉష్ణ బదిలీని సాధించడానికి సహాయపడుతుంది. Care should be taken to separate temperature sensitive components from high power components on the PCB. సాధ్యమైన చోట, అధిక శక్తి భాగాలు PCB మూలల నుండి దూరంగా ఉండాలి. మరింత ఇంటర్మీడియట్ PCB స్థానం అధిక శక్తి భాగాల చుట్టూ ఉన్న బోర్డ్ ప్రాంతాన్ని పెంచుతుంది, తద్వారా వేడిని వెదజల్లడానికి సహాయపడుతుంది. రెండు సారూప్య సెమీకండక్టర్ పరికరాలు చూపబడ్డాయి: భాగాలు A మరియు B. PCB మూలలో ఉన్న A భాగం, భాగం B కంటే 5% ఎక్కువ చిప్ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత కలిగి ఉంటుంది, ఇది మరింత కేంద్రంగా ఉంచబడుతుంది. కాంపోనెంట్ A యొక్క మూలలోని వేడి వెదజల్లడం వేడి వెదజల్లడానికి ఉపయోగించే భాగం చుట్టూ ఉన్న చిన్న ప్యానెల్ ప్రాంతం ద్వారా పరిమితం చేయబడింది.

రెండవ అంశం PCB నిర్మాణం, ఇది PCB డిజైన్ యొక్క థర్మల్ పనితీరుపై అత్యంత నిర్ణయాత్మక ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సాధారణ నియమం ప్రకారం, పిసిబికి ఎక్కువ రాగి ఉంటుంది, సిస్టమ్ భాగాల యొక్క థర్మల్ పనితీరు ఎక్కువగా ఉంటుంది. సెమీకండక్టర్ పరికరాలకు అనువైన ఉష్ణ వెదజల్లే పరిస్థితి ఏమిటంటే, చిప్ ద్రవ-చల్లబడిన రాగి యొక్క పెద్ద బ్లాక్‌పై అమర్చబడి ఉంటుంది. ఇది చాలా అనువర్తనాలకు ఆచరణాత్మకమైనది కాదు, కనుక వేడి వెదజల్లడాన్ని మెరుగుపరచడానికి మేము PCB కి ఇతర మార్పులు చేయాల్సి వచ్చింది. 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.

వీలైనప్పుడల్లా, PCB రాగి పొరల సంఖ్య మరియు మందాన్ని పెంచుకోండి. గ్రౌండింగ్ రాగి బరువు సాధారణంగా పెద్దది, ఇది మొత్తం PCB వేడి వెదజల్లడానికి అద్భుతమైన థర్మల్ మార్గం. The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. ఏదేమైనా, ఈ వైరింగ్ సాధారణంగా విద్యుత్తుతో ఇన్సులేట్ చేయబడుతుంది, ఇది సంభావ్య హీట్ సింక్‌గా దాని వినియోగాన్ని పరిమితం చేస్తుంది. పరికరం యొక్క గ్రౌండింగ్ గరిష్టంగా విద్యుత్ ప్రసరణను వీలైనంత ఎక్కువ గ్రౌండింగ్ లేయర్‌లకు వైర్ చేయాలి. సెమీకండక్టర్ పరికరం క్రింద పిసిబిలో వేడి వెదజల్లే రంధ్రాలు పిసిబి యొక్క ఎంబెడెడ్ లేయర్‌లలోకి ప్రవేశించడానికి మరియు బోర్డు వెనుకకు బదిలీ చేయడానికి సహాయపడతాయి.

PCB యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ పొరలు మెరుగైన శీతలీకరణ పనితీరు కోసం “ప్రధాన స్థానాలు”. విస్తృత వైర్లను ఉపయోగించడం మరియు అధిక-శక్తి పరికరాల నుండి రూటింగ్ చేయడం వలన వేడి వెదజల్లడానికి ఉష్ణ మార్గాన్ని అందించవచ్చు. PCB వేడి వెదజల్లడానికి ప్రత్యేక ఉష్ణ ప్రసరణ బోర్డు ఒక అద్భుతమైన పద్ధతి. థర్మల్ కండక్టివ్ ప్లేట్ పిసిబి పైన లేదా వెనుక భాగంలో ఉంది మరియు డైరెక్ట్ కాపర్ కనెక్షన్ లేదా థర్మల్ థ్రూ-హోల్ ద్వారా పరికరానికి థర్మల్‌గా కనెక్ట్ చేయబడింది. ఇన్‌లైన్ ప్యాకేజింగ్ విషయంలో (ప్యాకేజీకి రెండు వైపులా ఉన్న లీడ్స్‌తో మాత్రమే), హీట్ కండక్షన్ ప్లేట్ పిసిబి పైభాగంలో, “డాగ్ బోన్” ఆకారంలో ఉంటుంది (మధ్యలో ప్యాకేజీ వలె ఇరుకైనది, ప్యాకేజీకి దూరంగా ఉన్న రాగికి పెద్ద ప్రాంతం ఉంది, మధ్యలో చిన్నది మరియు రెండు చివర్లలో పెద్దది). ఫోర్-సైడ్ ప్యాకేజీ విషయంలో (నాలుగు వైపులా లీడ్స్‌తో), హీట్ కండక్షన్ ప్లేట్ తప్పనిసరిగా పిసిబి వెనుక లేదా పిసిబి లోపల ఉండాలి.

పవర్‌ప్యాడ్ ప్యాకేజీల థర్మల్ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి హీట్ కండక్షన్ ప్లేట్ పరిమాణాన్ని పెంచడం ఒక అద్భుతమైన మార్గం. Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. పట్టిక ఉత్పత్తి డేటా షీట్ సాధారణంగా ఈ కొలతలు జాబితా చేస్తుంది. కస్టమ్ పిసిబిఎస్‌పై రాగి జోడించిన ప్రభావాన్ని లెక్కించడం కష్టం. 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. ఈ గణన సాధనాలు పిసిబి డిజైన్ ఎంతవరకు వేడి వెదజల్లే పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుందో హైలైట్ చేస్తుంది. 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. ద్వంద్వ ఇన్-లైన్ ప్యాకేజీల కోసం, వేడిని వెదజల్లడానికి మేము “డాగ్ బోన్” ప్యాడ్ స్టైల్‌ని ఉపయోగించవచ్చు.

చివరగా, పెద్ద PCBS ఉన్న సిస్టమ్‌లను కూలింగ్ కోసం కూడా ఉపయోగించవచ్చు. 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. థర్మల్ కండక్టివిటీ మరియు ఖర్చును పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, స్క్రూల సంఖ్యను తగ్గించే రిటర్న్స్ పాయింట్‌కి పెంచాలి. మెటల్ పిసిబి స్టిఫెనర్ థర్మల్ ప్లేట్‌కు కనెక్ట్ అయిన తర్వాత ఎక్కువ శీతలీకరణ ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంటుంది. PCB హౌసింగ్‌లో షెల్ ఉన్న కొన్ని అప్లికేషన్‌ల కోసం, TYPE B టంకము ప్యాచ్ మెటీరియల్ ఎయిర్ కూల్డ్ షెల్ కంటే ఎక్కువ థర్మల్ పనితీరును కలిగి ఉంటుంది. ఫ్యాన్‌లు మరియు రెక్కలు వంటి కూలింగ్ పరిష్కారాలు కూడా సాధారణంగా సిస్టమ్ శీతలీకరణ కోసం ఉపయోగిస్తారు, అయితే వాటికి తరచుగా ఎక్కువ స్థలం అవసరం లేదా శీతలీకరణను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి డిజైన్ మార్పులు అవసరం.

అధిక థర్మల్ పనితీరుతో సిస్టమ్‌ను రూపొందించడానికి, మంచి IC పరికరం మరియు క్లోజ్డ్ సొల్యూషన్‌ను ఎంచుకుంటే సరిపోదు. IC శీతలీకరణ పనితీరు షెడ్యూల్ PCB మరియు IC పరికరాలను త్వరగా చల్లబరచడానికి అనుమతించే శీతలీకరణ వ్యవస్థ సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పైన పేర్కొన్న నిష్క్రియాత్మక శీతలీకరణ పద్ధతి వ్యవస్థ యొక్క వేడి వెదజల్లే పనితీరును బాగా మెరుగుపరుస్తుంది.