як використовувати Друкована плата для IC пакет тепловідведення?

Першим аспектом дизайну друкованої плати, який може покращити теплові характеристики, є компонування пристрою друкованої плати. По можливості, потужні компоненти на друкованій платі повинні бути відокремлені один від одного. Таке фізичне розділення між високопотужними компонентами максимізує площу друкованої плати навколо кожного високопотужного компонента, тим самим допомагаючи досягти кращої теплопровідності. Слід подбати про те, щоб ізолювати чутливі до температури компоненти на друкованій платі від компонентів високої потужності. По можливості, місце установки потужних компонентів повинно бути далеко від кутів друкованої плати. Більш центральне розташування друкованої плати може максимізувати площу плати навколо високопотужних компонентів, тим самим допомагаючи розсіювати тепло. На малюнку 2 показано два однакові напівпровідникові пристрої: компонент А і компонент B. Компонент A розташований на куті друкованої плати і має температуру переходу кристала, яка на 5% вища, ніж компонент B, оскільки компонент B розташований ближче до середини. Оскільки площа плати навколо компонента для розсіювання тепла менша, тепловіддача в куті компонента A обмежена.

Як використовувати друковану плату для розсіювання тепла в пакеті IC?

Другим аспектом є структура друкованої плати, яка має найбільш вирішальний вплив на теплові характеристики конструкції друкованої плати. Загальний принцип такий: чим більше міді в друкованій платі, тим вище теплові характеристики компонентів системи. Ідеальна ситуація з розсіюванням тепла для напівпровідникових приладів полягає в тому, що мікросхема встановлюється на великий шматок міді з рідинним охолодженням. Для більшості застосувань цей метод монтажу є непрактичним, тому ми можемо внести лише деякі інші зміни в друковану плату, щоб покращити тепловідведення. Для більшості сучасних застосувань загальний об’єм системи продовжує скорочуватися, що негативно впливає на продуктивність тепловідведення. Чим більше друкована плата, тим більшу площу можна використовувати для теплопровідності, а також вона має більшу гнучкість, забезпечуючи достатньо місця між високопотужними компонентами.

Коли це можливо, максимізуйте кількість і товщину мідних заземлювачів друкованої плати. Вага міді заземлювального шару, як правило, відносно великий, і це відмінний тепловий шлях для всієї друкованої плати для розсіювання тепла. Розташування електропроводки для кожного шару також збільшить загальну частку міді, що використовується для теплопровідності. Однак ця проводка зазвичай електрично та термічно ізольована, що обмежує її роль як потенційного шару розсіювання тепла. Проводка заземлення пристрою повинна бути якомога електричною з великою кількістю заземлюючих площин, щоб максимально збільшити теплопровідність. Перехідні отвори для розсіювання тепла на друкованій платі під напівпровідниковим пристроєм допомагають теплу надходити в заглиблені шари друкованої плати і відводити на задню частину друкованої плати.

Щоб покращити тепловіддачу, верхній і нижній шари друкованої плати є «золотими місцями». Використовуйте ширші дроти та прокладайте їх подалі від потужних пристроїв, щоб забезпечити тепловий шлях для розсіювання тепла. Спеціальна термоплата є відмінним методом для розсіювання тепла друкованих плат. Термоплата зазвичай розташована на верхній або задній панелі друкованої плати і термічно підключається до пристрою за допомогою прямих мідних з’єднань або теплових переходів. У разі вбудованого пакета (пакети з проводами з обох боків) цей вид теплопровідної плати може бути розташований на верхній частині друкованої плати і мати форму «собачої кістки» (середина така ж вузька, як і упаковка, а площа від упаковки відносно невелика Велика, маленька в середині і велика на кінцях). У разі чотиристороннього корпусу (виводи є з усіх чотирьох сторін) теплопровідна пластина повинна розташовуватися на задній стороні друкованої плати або входити в неї.

Як використовувати друковану плату для розсіювання тепла в пакеті IC?

Збільшення розміру термоплати – це чудовий спосіб покращити теплові характеристики пакета PowerPAD. Різні розміри теплопровідних пластин мають великий вплив на теплові характеристики. Таблиця даних продукту, надана у вигляді таблиці, зазвичай містить дані про розмір. Однак важко кількісно оцінити вплив доданої міді друкованих плат на замовлення. Використовуючи деякі онлайн-калькулятори, користувачі можуть вибрати пристрій, а потім змінити розмір мідної прокладки, щоб оцінити її вплив на тепловідведення друкованих плат не-JEDEC. Ці інструменти розрахунку підкреслюють вплив конструкції друкованої плати на теплові характеристики. Для чотиристоронньої упаковки площа верхньої панелі трохи менше, ніж площа відкритої панелі пристрою. У цьому випадку заглиблений або задній шар є першим способом досягнення кращого охолодження. Для подвійних лінійних пакетів ми можемо використовувати прокладку «собача кістка» для розсіювання тепла.

Нарешті, системи з більшими друкованими платами також можна використовувати для охолодження. У випадку, якщо гвинти з’єднані з теплопровідною пластиною і заземленням для відведення тепла, деякі гвинти, які використовуються для кріплення друкованої плати, також можуть стати ефективними тепловими шляхами до основи системи. Враховуючи ефект теплопровідності та вартість, кількість гвинтів має бути максимальним значенням, яке досягає точки спадної віддачі. Після підключення до теплопровідної пластини металева арматурна пластина друкованої плати має більшу площу охолодження. Для деяких застосувань, де друкована плата покрита оболонкою, матеріал для ремонту зварювання з контрольованим типом має вищі теплові характеристики, ніж оболонка з повітряним охолодженням. Рішення для охолодження, такі як вентилятори та радіатори, також є поширеними методами охолодження системи, але вони зазвичай вимагають більше простору або потребують модифікації конструкції для оптимізації ефекту охолодження.

Щоб спроектувати систему з більш високими тепловими характеристиками, недостатньо вибрати хороший ІС-пристрій і закрите рішення. Ефективність тепловідведення мікросхеми залежить від друкованої плати та здатності системи тепловідведення швидко охолоджувати пристрої IC. Використовуючи вищезгаданий метод пасивного охолодження, можна значно покращити тепловіддачу системи.