Umaasa ang mga IC package PCB para sa heat dissipation. Sa pangkalahatan, ang PCB ay ang pangunahing pamamaraang paglamig para sa mga aparatong mataas na lakas na semiconductor. Ang isang mahusay na disenyo ng disipasyon ng init ng PCB ay may malaking epekto, maaari nitong patakbuhin nang maayos ang system, ngunit maaari rin nitong mailibing ang nakatagong panganib ng mga aksidenteng pang-init. Ang maingat na paghawak ng layout ng PCB, istraktura ng board, at pag-mount ng aparato ay maaaring makatulong na mapabuti ang pagganap ng pagwawaldas ng init para sa medium – at mataas na kapangyarihan na mga application.

Ang mga tagagawa ng semiconductor ay nahihirapan sa pagkontrol ng mga system na gumagamit ng kanilang mga aparato. Gayunpaman, ang isang system na may naka-install na IC ay kritikal sa pangkalahatang pagganap ng aparato. Para sa mga pasadyang aparato ng IC, ang taga-disenyo ng system ay karaniwang gumagana nang malapit sa tagagawa upang matiyak na natutugunan ng system ang maraming mga kinakailangan sa pagwawaldas ng init ng mga aparatong mataas ang lakas. Tinitiyak ng maagang pakikipagtulungan na natutugunan ng IC ang mga pamantayan ng elektrikal at pagganap, habang tinitiyak ang wastong operasyon sa loob ng sistema ng paglamig ng customer. Maraming malalaking kumpanya ng semiconductor ang nagbebenta ng mga aparato bilang karaniwang mga sangkap, at walang contact sa pagitan ng gumagawa at ng end application. Sa kasong ito, magagamit lamang namin ang ilang pangkalahatang mga alituntunin upang matulungan makamit ang isang mahusay na solusyon sa pagdumi ng init na passive para sa IC at system.

Karaniwang uri ng pakete na semiconductor ay hubad pad o PowerPADTM na pakete. Sa mga package na ito, ang chip ay naka-mount sa isang metal plate na tinatawag na chip pad. Sinusuportahan ng ganitong uri ng chip pad ang maliit na tilad sa proseso ng pagpoproseso ng maliit na tilad, at ito rin ay isang mahusay na thermal path para sa pagwawaldas ng aparatong aparato. Kapag ang naka-pack na hubad na pad ay hinangin sa PCB, ang init ay mabilis na lumabas mula sa pakete at papunta sa PCB. Ang init ay pagkatapos ay nawala sa pamamagitan ng mga layer ng PCB sa kalapit na hangin. Karaniwang inililipat ng mga bare pad package ang tungkol sa 80% ng init sa PCB sa ilalim ng package. Ang natitirang 20% ​​ng init ay inilalabas sa pamamagitan ng mga wire ng aparato at iba’t ibang panig ng pakete. Mas mababa sa 1% ng init ang nakatakas sa tuktok ng package. Sa kaso ng mga nakabalot na pad na ito, ang mahusay na disenyo ng pagdumi ng init ng PCB ay mahalaga upang matiyak ang ilang pagganap ng aparato.

Ang unang aspeto ng disenyo ng PCB na nagpapabuti sa pagganap ng thermal ay ang layout ng aparato ng PCB. Kailanman posible, ang mga sangkap na may mataas na lakas sa PCB ay dapat na ihiwalay sa bawat isa. Ang pisikal na spacing na ito sa pagitan ng mga sangkap na may lakas na pag-maximize ang lugar ng PCB sa paligid ng bawat bahagi na may mataas na lakas, na makakatulong makamit ang mas mahusay na paglipat ng init. Dapat mag-ingat upang paghiwalayin ang mga sangkap na sensitibo sa temperatura mula sa mga sangkap ng mataas na lakas sa PCB. Kung saan posible, ang mga bahagi ng mataas na lakas ay dapat na matatagpuan ang layo mula sa mga sulok ng PCB. Ang isang mas intermediate na posisyon ng PCB ay pinapakinabangan ang lugar ng board sa paligid ng mga sangkap na may mataas na lakas, sa gayon ay nakakatulong na matanggal ang init. Ipinapakita ng Larawan 2 ang dalawang magkaparehong aparato na semiconductor: mga sangkap A at B. Ang Component A, na matatagpuan sa sulok ng PCB, ay may temperatura ng A chip junction na 5% na mas mataas kaysa sa bahagi B, na nakaposisyon nang higit pa sa gitna. Ang pagwawaldas ng init sa sulok ng sangkap A ay limitado ng mas maliit na lugar ng panel sa paligid ng sangkap na ginamit para sa pagwawaldas ng init.

Ang pangalawang aspeto ay ang istraktura ng PCB, na may pinaka-mapagpasyang impluwensya sa thermal pagganap ng disenyo ng PCB. Bilang isang pangkalahatang tuntunin, mas maraming tanso ang PCB, mas mataas ang pagganap ng thermal ng mga bahagi ng system. Ang perpektong sitwasyon ng pagwawaldas ng init para sa mga aparato na semiconductor ay ang chip ay naka-mount sa isang malaking bloke ng likidong pinalamig ng tanso. Hindi ito praktikal para sa karamihan ng mga application, kaya kailangan naming gumawa ng iba pang mga pagbabago sa PCB upang mapabuti ang pagwawaldas ng init. Para sa karamihan ng mga application ngayon, ang kabuuang dami ng system ay lumiliit, na nakakaapekto sa pagganap ng pagwawaldas ng init. Ang mas malaking PCBS ay may higit na lugar sa ibabaw na maaaring magamit para sa paglipat ng init, ngunit mayroon ding higit na kakayahang umangkop upang mag-iwan ng sapat na puwang sa pagitan ng mga sangkap na may mataas na lakas.

Kailanman posible, i-maximize ang bilang at kapal ng mga layer ng tanso ng PCB. Ang bigat ng saligan na tanso sa pangkalahatan ay malaki, na kung saan ay isang mahusay na thermal path para sa buong pagdumi ng init ng PCB. Ang pag-aayos ng mga kable ng mga layer ay nagdaragdag din ng kabuuang tukoy na gravity ng tanso na ginamit para sa pagpapadaloy ng init. Gayunpaman, ang mga kable na ito ay karaniwang naka-insulate ng electrically, nililimitahan ang paggamit nito bilang isang potensyal na heat sink. Ang grounding ng aparato ay dapat na wired bilang electrically hangga’t maaari sa maraming mga grounding layer hangga’t maaari upang matulungan ang pag-maximize ng pagpapadaloy ng init. Ang mga butas ng pagwawaldas ng init sa PCB sa ibaba ng aparato na semiconductor ay tumutulong sa init na ipasok ang mga naka-embed na layer ng PCB at ilipat sa likod ng board.

Ang mga layer sa itaas at ilalim ng isang PCB ay “pangunahing lokasyon” para sa pinahusay na pagganap ng paglamig. Ang paggamit ng mas malawak na mga wire at pagruta na malayo sa mga aparatong mataas ang lakas ay maaaring magbigay ng isang thermal path para sa pagwawaldas ng init. Ang espesyal na board ng pagpapadaloy ng init ay isang mahusay na pamamaraan para sa pagwawaldas ng init ng PCB. Ang thermal conductive plate ay matatagpuan sa tuktok o likod ng PCB at thermally konektado sa aparato sa pamamagitan ng alinman sa isang direktang koneksyon sa tanso o isang thermal through-hole. Sa kaso ng pambalot na inline (may mga lead lamang sa magkabilang panig ng pakete), ang plate ng pagpapadaloy ng init ay matatagpuan sa tuktok ng PCB, na hugis tulad ng isang “buto ng aso” (ang gitna ay kasing makitid ng pakete, ang ang tanso na malayo sa pakete ay may malaking lugar, maliit sa gitna at malaki sa magkabilang dulo). Sa kaso ng apat na panig na pakete (na may mga lead sa lahat ng apat na panig), ang plate ng pagpapadaloy ng init ay dapat na matatagpuan sa likuran ng PCB o sa loob ng PCB.

Ang pagdaragdag ng laki ng plate ng pagpapadaloy ng init ay isang mahusay na paraan upang mapagbuti ang pagganap ng thermal ng mga pakete ng PowerPAD. Ang iba’t ibang laki ng plate ng pagpapadaloy ng init ay may malaking impluwensya sa pagganap ng thermal. Karaniwang naglilista ang isang sheet ng data ng tabular na produkto ng mga sukat na ito. Ngunit ang pagsukat sa epekto ng idinagdag na tanso sa pasadyang PCBS ay mahirap. Sa mga online calculator, ang mga gumagamit ay maaaring pumili ng isang aparato at baguhin ang laki ng tanso pad upang tantyahin ang epekto nito sa thermal pagganap ng isang hindi JEDEC PCB. Itinatampok ng mga tool sa pagkalkula ang lawak kung saan nakakaimpluwensya ang disenyo ng PCB sa pagganap ng disipasyon ng init. Para sa mga pakete na pang-apat na bahagi, kung saan ang lugar ng tuktok na pad ay mas mababa lamang sa hubad na lugar ng pad ng aparato, ang pag-embed o pabalik na layer ay ang unang pamamaraan upang makamit ang mas mahusay na paglamig. Para sa dalawahang mga in-line na package, maaari naming gamitin ang istilo ng “dog bone” pad upang matanggal ang init.

Sa wakas, ang mga system na may mas malaking PCBS ay maaari ding magamit para sa paglamig. Ang mga turnilyo na ginamit upang mai-mount ang PCB ay maaari ring magbigay ng mabisang thermal access sa base ng system kapag nakakonekta sa thermal plate at ground layer. Isinasaalang-alang ang thermal conductivity at gastos, ang bilang ng mga turnilyo ay dapat na ma-maximize sa punto ng pagbawas ng mga pagbalik. Ang metal PCB stiffener ay may higit na paglamig na lugar pagkatapos na konektado sa thermal plate. Para sa ilang mga aplikasyon kung saan ang PCB pabahay ay may isang shell, ang TYPE B solder patch material ay may mas mataas na thermal performance kaysa sa air cooled shell. Ang mga solusyon sa paglamig, tulad ng mga tagahanga at palikpik, ay karaniwang ginagamit din para sa paglamig ng system, ngunit madalas silang nangangailangan ng mas maraming puwang o nangangailangan ng mga pagbabago sa disenyo upang ma-optimize ang paglamig.

Upang mag-disenyo ng isang system na may mataas na pagganap ng thermal, hindi sapat upang pumili ng isang mahusay na aparato ng IC at saradong solusyon. Ang pag-iiskedyul ng pagganap ng paglamig ng IC ay nakasalalay sa ANG PCB at ang kapasidad ng sistema ng paglamig upang payagan ang mga aparatong IC na mabilis na lumamig. Ang passive cooling method na nabanggit sa itaas ay maaaring mapabuti ang pagganap ng disipasyon ng init ng system.