آئی سی پیکجوں پر انحصار کرتے ہیں۔ پی سی بی گرمی کی کھپت کے لئے. In general, PCB is the main cooling method for high power semiconductor devices. ایک اچھا پی سی بی گرمی کی کھپت کا ڈیزائن بہت اچھا اثر رکھتا ہے ، یہ نظام کو اچھی طرح چل سکتا ہے ، بلکہ تھرمل حادثات کے پوشیدہ خطرے کو بھی دفن کر سکتا ہے۔ پی سی بی لے آؤٹ ، بورڈ ڈھانچہ ، اور ڈیوائس ماؤنٹ کو احتیاط سے سنبھالنے سے میڈیم اور ہائی پاور ایپلی کیشنز کے لیے گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد مل سکتی ہے۔

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچررز کو ان نظاموں کو کنٹرول کرنے میں دشواری ہوتی ہے جو ان کے آلات استعمال کرتے ہیں۔ تاہم ، آئی سی نصب شدہ نظام آلہ کی مجموعی کارکردگی کے لیے اہم ہے۔ اپنی مرضی کے مطابق آئی سی ڈیوائسز کے لیے ، سسٹم ڈیزائنر عام طور پر مینوفیکچرر کے ساتھ مل کر کام کرتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ سسٹم ہائی پاور ڈیوائسز کی گرمی کی کھپت کی بہت سی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔ یہ ابتدائی تعاون اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ آئی سی بجلی اور کارکردگی کے معیارات پر پورا اترتا ہے ، جبکہ کسٹمر کے کولنگ سسٹم کے اندر مناسب آپریشن کو یقینی بناتا ہے۔ Many large semiconductor companies sell devices as standard components, and there is no contact between the manufacturer and the end application. اس صورت میں ، ہم صرف کچھ عمومی ہدایات استعمال کر سکتے ہیں تاکہ آئی سی اور سسٹم کے لیے گرمی کے بہتر غیر فعال حل کو حاصل کیا جا سکے۔

پی سی بی کے لیے گرمی کی کھپت کو کیسے ڈیزائن کیا جائے۔

عام سیمی کنڈکٹر پیکیج کی قسم ننگی پیڈ یا PowerPADTM پیکیج ہے۔ In these packages, the chip is mounted on a metal plate called a chip pad. اس قسم کا چپ پیڈ چپ پروسیسنگ کے عمل میں چپ کی حمایت کرتا ہے ، اور آلہ گرمی کی کھپت کے لیے ایک اچھا تھرمل راستہ بھی ہے۔ 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. ننگے پیڈ پیکیج عام طور پر پیکیج کے نیچے سے 80 فیصد گرمی پی سی بی میں منتقل کرتے ہیں۔ باقی 20 the گرمی آلہ کی تاروں اور پیکیج کے مختلف اطراف سے خارج ہوتی ہے۔ 1 than سے کم گرمی پیکیج کے اوپر سے نکل جاتی ہے۔ ان ننگے پیڈ پیکجوں کی صورت میں ، آلہ کی بعض کارکردگی کو یقینی بنانے کے لیے اچھا پی سی بی گرمی کی کھپت ڈیزائن ضروری ہے۔

پی سی بی ڈیزائن کا پہلا پہلو جو تھرمل کارکردگی کو بہتر بناتا ہے وہ پی سی بی ڈیوائس لے آؤٹ ہے۔ جب بھی ممکن ہو ، پی سی بی پر ہائی پاور اجزاء کو ایک دوسرے سے الگ کیا جانا چاہیے۔ ہائی پاور اجزاء کے درمیان یہ جسمانی فاصلہ ہر ہائی پاور جزو کے ارد گرد پی سی بی کے علاقے کو زیادہ سے زیادہ کرتا ہے ، جو بہتر حرارت کی منتقلی کے حصول میں مدد کرتا ہے۔ پی سی بی پر ہائی پاور اجزاء سے درجہ حرارت حساس اجزاء کو الگ کرنے کا خیال رکھنا چاہیے۔ جہاں بھی ممکن ہو ، ہائی پاور اجزاء پی سی بی کے کونے کونے سے دور ہونا چاہیے۔ A more intermediate PCB position maximizes the board area around the high-power components, thereby helping to dissipate heat. دو ایک جیسے سیمی کنڈکٹر آلات دکھائے گئے ہیں: اجزاء A اور B۔ پی سی بی کے کونے میں واقع جزو اے ، ایک چپ جنکشن درجہ حرارت جزو بی سے 5 فیصد زیادہ ہے ، جو زیادہ مرکزی طور پر واقع ہے۔ جزو A کے کونے پر گرمی کی کھپت گرمی کی کھپت کے لئے استعمال ہونے والے جزو کے ارد گرد چھوٹے پینل ایریا تک محدود ہے۔

دوسرا پہلو پی سی بی کا ڈھانچہ ہے ، جو پی سی بی ڈیزائن کی تھرمل کارکردگی پر سب سے زیادہ فیصلہ کن اثر و رسوخ رکھتا ہے۔ عام اصول کے طور پر ، پی سی بی کے پاس جتنا زیادہ تانبا ہوتا ہے ، نظام کے اجزاء کی تھرمل کارکردگی اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے۔ سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کے لیے گرمی کی کھپت کی مثالی صورتحال یہ ہے کہ چپ مائع ٹھنڈا تانبے کے ایک بڑے بلاک پر نصب ہے۔ This is not practical for most applications, so we had to make other changes to the PCB to improve heat dissipation. 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.

جب بھی ممکن ہو ، پی سی بی تانبے کی تہوں کی تعداد اور موٹائی کو زیادہ سے زیادہ کریں۔ گراؤنڈنگ تانبے کا وزن عام طور پر بڑا ہوتا ہے ، جو پورے پی سی بی کی گرمی کی کھپت کے لیے ایک بہترین تھرمل راستہ ہے۔ The arrangement of the wiring of the layers also increases the total specific gravity of copper used for heat conduction. تاہم ، یہ وائرنگ عام طور پر الیکٹرک طور پر موصل ہوتی ہے ، جو ممکنہ ہیٹ سنک کے طور پر اس کے استعمال کو محدود کرتی ہے۔ ڈیوائس گراؤنڈنگ کو ہر ممکن حد تک برقی طور پر وائرڈ کیا جانا چاہئے تاکہ زیادہ سے زیادہ گراؤنڈنگ تہوں کو گرمی کی ترسیل کو زیادہ سے زیادہ کرنے میں مدد ملے۔ پی سی بی میں سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے نیچے گرمی کی کھپت کے سوراخ گرمی کو پی سی بی کی سرایت شدہ تہوں میں داخل ہونے اور بورڈ کے پچھلے حصے میں منتقل کرنے میں مدد کرتے ہیں۔

پی سی بی کی اوپر اور نیچے کی تہیں کولنگ کی بہتر کارکردگی کے لیے “پرائم لوکیشنز” ہیں۔ وسیع تر تاروں کا استعمال اور ہائی پاور ڈیوائسز سے دور راستہ گرمی کی کھپت کے لیے تھرمل راستہ فراہم کر سکتا ہے۔ خصوصی گرمی ترسیل بورڈ پی سی بی گرمی کی کھپت کے لیے ایک بہترین طریقہ ہے۔ تھرمل کوندکٹیو پلیٹ پی سی بی کے اوپر یا پیچھے واقع ہے اور تھرمل طور پر ڈیوائس سے براہ راست تانبے کے کنکشن یا تھرمل تھرو ہول کے ذریعے منسلک ہے۔ ان لائن پیکیجنگ کے معاملے میں (صرف پیکیج کے دونوں اطراف لیڈز کے ساتھ) ، ہیٹ کنڈکشن پلیٹ پی سی بی کے اوپری حصے پر واقع ہوسکتی ہے ، جس کی شکل “کتے کی ہڈی” کی ہوتی ہے (بیچ پیکج کی طرح تنگ ہوتا ہے ، پیکیج سے دور تانبے کا ایک بڑا علاقہ ہے ، درمیان میں چھوٹا اور دونوں سروں پر بڑا)۔ فور سائیڈ پیکیج کی صورت میں (چاروں اطراف لیڈز کے ساتھ) ، ہیٹ کنڈکشن پلیٹ پی سی بی کے پیچھے یا پی سی بی کے اندر واقع ہونی چاہیے۔

ہیٹ کنڈکشن پلیٹ کے سائز میں اضافہ پاور پیڈ پیکجوں کی تھرمل کارکردگی کو بہتر بنانے کا ایک بہترین طریقہ ہے۔ Different size of heat conduction plate has great influence on thermal performance. ایک ٹیبلر پروڈکٹ ڈیٹا شیٹ عام طور پر ان جہتوں کی فہرست بناتی ہے۔ لیکن اپنی مرضی کے مطابق پی سی بی ایس پر شامل تانبے کے اثرات کو درست کرنا مشکل ہے۔ 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. یہ حساب کتاب کے اوزار اس بات کو اجاگر کرتے ہیں کہ پی سی بی ڈیزائن گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو کس حد تک متاثر کرتا ہے۔ 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. دوہری ان لائن پیکجوں کے لیے ، ہم گرمی کو ختم کرنے کے لیے “ڈاگ بون” پیڈ سٹائل استعمال کر سکتے ہیں۔

آخر میں ، بڑے پی سی بی ایس والے نظاموں کو کولنگ کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ 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. تھرمل چالکتا اور لاگت پر غور کرتے ہوئے ، سکرو کی تعداد کم سے کم منافع کے نقطہ پر زیادہ سے زیادہ ہونی چاہیے۔ تھرمل پلیٹ سے منسلک ہونے کے بعد میٹل پی سی بی اسٹفنر میں زیادہ کولنگ ایریا ہوتا ہے۔ کچھ ایپلی کیشنز کے لیے جہاں پی سی بی ہاؤسنگ میں شیل ہے ، TYPE B سولڈر پیچ میٹریل ایئر کولڈ شیل سے زیادہ تھرمل پرفارمنس رکھتا ہے۔ کولنگ کے حل ، جیسے پنکھے اور پنکھ ، عام طور پر سسٹم کولنگ کے لیے استعمال ہوتے ہیں ، لیکن انہیں اکثر زیادہ جگہ درکار ہوتی ہے یا کولنگ کو بہتر بنانے کے لیے ڈیزائن میں ترمیم کی ضرورت ہوتی ہے۔

اعلی تھرمل پرفارمنس والے نظام کو ڈیزائن کرنے کے لیے ، یہ اچھا نہیں ہے کہ ایک اچھا آئی سی ڈیوائس اور بند حل کا انتخاب کیا جائے۔ آئی سی کولنگ پرفارمنس شیڈولنگ کا انحصار پی سی بی اور کولنگ سسٹم کی صلاحیت پر ہے تاکہ آئی سی ڈیوائسز کو جلدی ٹھنڈا کیا جا سکے۔ مذکورہ غیر فعال کولنگ کا طریقہ نظام کی گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔