Leiterplattentechnisch - Je kleiner die Leiterplattenfläche, desto höher die Leistungsdichte

Was passiert, wenn wir Durchgangslochverbindungen von oben nach unten hinzufügen?

Analysieren wir die Situation des Hinzufügen einer Durchgangslochverbindung. Die Leiterplattenloch size through hole is approximately 12 mils (0.012 inches). Beim Herstellen eines Durchgangslochs, Bohren a 0.014 Zoll Durchmesser Loch und dann Platte es mit Kupfer, which can increase the copper wall about 1 mil (0.001 inch) thick inside the hole. Die Platine verwendet auch Enig Plating Prozess. Dies fügt etwa 200 Mikroinches Nickel und etwa 5 Mikroinches Gold auf die äußere Oberfläche des Kupfers hinzu.

Wir haben diese Materialien in unseren Berechnungen ignoriert und nur Kupfer verwendet, um den thermischen Widerstand des Durchgangs zu bestimmen.

Typ 2 ist eine Formel zur Berechnung des thermischen Widerstands eines zylindrischen Rohres.

Berechnung des thermischen Widerstands des zylindrischen Rohres

Formel 2: Berechnen Sie den thermischen Widerstand eines zylindrischen Rohres

Die Variable L ist die Länge des zylindrischen Rohres, K ist die Wärmeleitfähigkeit, R1 ist der große Radius und R0 ist der kleine Radius.

Für ein 12-mm-Loch (Durchmesser) mit dieser Formel haben wir r0,6 (0,006 Zoll), r1,7 (0,007 Zoll) und k,9 (Kupferplattierung).

Die 12-Flächenabmessungen des Ohrlochs, and the surface dimension variable L of the 5:12 ear hole is the length of the through hole (from the top copper layer to the bottom of the copper layer). Das Lötleistungsmodul auf der Platine hat keine Widerstandsschicht, aber für andere Bereiche, PCB-Design Ingenieure müssen möglicherweise eine Widerstandsschicht auf jedes Durchgangsloch legen, sonst wird der Bereich über dem Durchgangsloch leer sein. Da der Durchgang nur mit der äußeren Kupferschicht verbunden ist, seine Länge ist 63.4 mils (0.0634 inches).

Der thermische Widerstand der Gesamtlänge selbst beträgt 167°c/w, wie in Gleichung 3 gezeigt.

Berechnen Sie den thermischen Widerstand des Durchgangslochs (12 Mil)

Formel 3: Berechnen Sie den thermischen Widerstand des Durchgangs (12 mil)

Der thermische Widerstand jedes Durchgangslochs, das mit jeder Schicht der Leiterplatte verbunden ist.

Der thermische Widerstand des Durchgangslochabschnitts, der die Leiterplattenschichten verbindet

Der thermische Widerstand des Durchgangslochabschnitts, der mit der Leiterplattenschicht verbunden ist, und eine höhere Leistungsdichte kann auf einer kleineren Leiterplattenfläche erreicht werden.

Beachten Sie, dass eine höhere Leistungsdichte auf einer kleineren Leiterplattenfläche erreicht werden kann. Diese Werte sind nur der thermische Widerstand des Durchgangslochs selbst, und es wird nicht angenommen, dass jeder Teil der Leiterplatte horizontal mit dem umgebenden Material verbunden ist. Wenn wir den thermischen Widerstand jeder Leiterplatte analysieren und sie mit dem thermischen Widerstand von Durchgangslöchern vergleichen, scheint es, dass der thermische Widerstand von Durchgangslöchern viel höher ist als der thermische Widerstand jeder Schicht, aber bitte beachten Sie, dass ein Durchgangsloch 1/5000 der Leiterplattenfläche einnimmt. Wenn wir uns für eine kleinere Leiterplattenfläche entscheiden, wie 0,25 Zoll x 0,25 Zoll (was 1/16 der vorderen Leiterplattenfläche ist), wird jeder Wärmewiderstand in Abbildung 4 um das 16-fache steigen. So stieg beispielsweise der Wärmewiderstand von T4 und 33,4 dichten ohrdicken FR4 Schichten von 5,21875°c/w auf 83,5°c/w. Durch Hinzufügen nur eines Durchgangslochs in die 0,25 Zoll x 0,25 Zoll Fläche kann der Wärmewiderstand durch die 33,4 Ohr FR4 Schicht um fast die Hälfte reduziert werden (83,5°c/w und 90,91°c/w). Die Fläche des 0,25 Zoll x 0,25 Zoll Blocks beträgt etwa das 400-fache der Fläche des Durchgangslochs. Also, wenn Sie 16-Löcher in der Gegend renovieren, was wird passieren? Im Vergleich zu Durchgangslöchern wird der effektive Wärmewiderstand aller parallelen Durchgangslöcher um das 16-fache reduziert. Abbildung 7 vergleicht den thermischen Widerstand jeder 0,25 Zoll x 0,25 Zoll Leiterplattenschicht mit 16 Durchgangslöchern. Der thermische Widerstand der 33.4-stollendicken FR4-Schicht der 0.25-Zoll x 0.25-Zoll-Leiterplatte beträgt 83.5°C/w.

Der äquivalente Wärmewiderstand von 16 parallelen Durchkontaktierungen beträgt 5.6821°c/w.

Diese 16-Durchgangslöcher belegen weniger als 1/25 der Fläche der 0,25 Zoll x 0,25 Zoll Leiterplatte, können aber die Wärmewiderstandsverbindung von oben auf das untere Niveau erheblich reduzieren.

Vergleich des thermischen Widerstands

Für den Vergleich des thermischen Widerstands beachten Sie bitte, dass, wenn Wärme durch das Loch fließt und eine andere Schicht erreicht, insbesondere eine andere Kupferschicht, sie horizontal zur Materialschicht diffundiert. Das Hinzufügen von immer mehr Durchkontaktierungen verringert schließlich den Effekt, da die Wärme, die horizontal von einem Durchkontakt zu benachbarten Materialien diffundiert, schließlich die Wärme aus der anderen Richtung (von einem anderen Durchkontakt) erreicht. Die Größe des isl8240meval4z Evaluationsboards beträgt 3 Zoll x 4 Zoll. Die oberen und unteren Etagen der Leiterplatte haben zwei Unzen Kupfer, und die beiden inneren Schichten haben jeweils zwei Unzen Kupfer.

Erzielen Sie eine höhere Leistungsdichte auf einem kleineren Leiterplattenbereich. Damit diese Kupferschichten funktionieren, Die Platine hat 917 Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von 12-Ohren. Alle Durchgangslöcher helfen, die Wärme vom Strommodul auf die Kupferschicht zu verteilen.