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El paquete IC montado en superficie depende de Placa de circuito impreso Para disipación de calor. En general, PCB es el principal método de refrigeración de dispositivos semiconductores de alta potencia. Un buen diseño térmico de PCB tiene una gran influencia, Mantiene el sistema funcionando bien, También puede enterrar el peligro oculto del accidente térmico. Manejo cuidadoso del diseño de PCB, Estructura de la placa, Además, la colocación del equipo contribuye a mejorar el rendimiento térmico de las aplicaciones de potencia media a alta..
Sistemas en los que las empresas de fabricación de semiconductores tienen dificultades para controlar el uso de sus equipos. Sin embargo,, El sistema de instalación de CI es esencial para el rendimiento de todo el equipo. Para dispositivos IC personalizados, Los diseñadores de sistemas suelen trabajar en estrecha colaboración con los fabricantes para garantizar que los sistemas cumplan muchos de los requisitos térmicos de los equipos de alta potencia.. Esta cooperación temprana asegura que el ci cumple con los estándares eléctricos y de rendimiento, manteniendo al mismo tiempo el funcionamiento normal del sistema de refrigeración del cliente. Muchas grandes empresas de semiconductores venden sus equipos como piezas estándar, No hay contacto entre el fabricante y la aplicación final. En este caso, Sólo podemos utilizar algunas directrices generales para ayudar a lograr mejores soluciones de refrigeración pasiva para Ci y sistemas.
El tipo común de embalaje de semiconductores es el tipo de almohadilla expuesta o powerpadtm. En estos paquetes, El chip está conectado a un pedazo de metal llamado chip pad. La almohadilla de chip soporta el chip durante el procesamiento del chip, y también es una buena ruta de calor para la disipación de calor del dispositivo.. Cuando la almohadilla expuesta encapsulada se solda al PCB, El calor puede fluir rápidamente del paquete al PCB. Después, El calor se libera al aire ambiente a través de varias capas de PCB. Los envases de almohadilla expuestos generalmente transmiten el 80% del calor que entra en el PCB a través de la parte inferior del paquete. El 20% restante se disipa a través de los cables del dispositivo y todos los lados del paquete. Menos del 1% del calor se emite a través de la parte superior del paquete. Para estos envases de almohadilla expuestos:, Un buen diseño térmico de PCB es esencial para garantizar el rendimiento de un equipo específico..
Por un lado Diseño de PCB El diseño de PCB puede mejorar el rendimiento térmico. Siempre que sea posible, Los componentes de alta potencia de los PCB deben separarse entre sí. La separación física entre los componentes de alta potencia permite una mejor transferencia de calor en la región de PCB alrededor de cada componente de alta potencia. Se debe tener cuidado de aislar los componentes sensibles a la temperatura de los componentes de alta potencia de los PCB.. Siempre que sea posible, Los componentes de alta potencia deben instalarse lejos de las esquinas de los PCB. La posición más central del PCB minimiza el área del tablero alrededor del consumidor para ayudar a disipar el calor.
El segundo aspecto es la estructura de los PCB, Aspectos que influyen decisivamente en el rendimiento térmico del sistema Diseño de PCB. La regla general es que más cobre en PCB, Mejor rendimiento térmico de los componentes del sistema. La disipación ideal de calor de los dispositivos semiconductores es la instalación de un núcleo en un gran bloque de cobre refrigerado por líquido. Para la mayoría de las aplicaciones, Este método de colocación no es práctico, Por lo tanto, sólo podemos hacer algunos otros cambios en el PCB para mejorar el rendimiento térmico. Para la mayoría de las aplicaciones de hoy, El sistema general se está reduciendo, Influencia negativa en las propiedades térmicas. PCB más grande, Mayor área disponible para la conducción de calor, Mayor flexibilidad y suficiente espacio entre los componentes de alta potencia.
Siempre que sea posible, Optimización del número y espesor del plano de puesta a tierra de cobre de PCB. El cobre plano de puesta a tierra suele ser pesado, Es una excelente ruta de calor para todo el PCB. Aumento de la proporción total de cobre para la conducción de calor para cada capa de cableado. Sin embargo,, Este cableado se realiza generalmente en aislamiento eléctrico y térmico, Limitar su papel como radiador potencial. El plano de puesta a tierra del equipo debe tener tantos cables eléctricos como sea posible para ayudar en la conducción de calor. Los agujeros de calor en los PCB debajo de los dispositivos semiconductores ayudan a que el calor entre en la capa enterrada de los PCB y se transmita a la parte posterior de la placa de circuito..
La capa superior e inferior de PCB es la "zona de oro" para mejorar el rendimiento térmico.. Usar cables más anchos, Lejos de los dispositivos de alta potencia, Se puede proporcionar una trayectoria térmica para la disipación de calor. La almohadilla térmica especial es un buen método de disipación de calor. Las almohadillas calientes se encuentran generalmente en la parte superior o trasera de los PCB y se conectan térmicamente al equipo a través de una conexión directa de cobre o a través de un agujero caliente.. In the case of inline packages (packages with leads on both sides only), La almohadilla caliente se puede colocar en la parte superior del PCB, shaped like a "dog bone" (the middle is as narrow as the package, Y el área de conexión de cobre lejos del paquete es más grande. Grande, small in the middle and large at both ends). In the case of a four-sided package (with leads on all four sides), La almohadilla caliente debe estar situada en la parte posterior del PCB o en el interior del PCB..
Aumentar el tamaño de la almohadilla de soldadura en caliente es una buena manera de mejorar el rendimiento térmico del paquete powerpad. Los diferentes tamaños de las placas de conducción de calor tienen un efecto significativo en las propiedades térmicas.. Las hojas de datos de productos proporcionadas en forma tabular suelen enumerar estas dimensiones. Sin embargo,, Es difícil cuantificar el efecto de la adición de cobre a los PCB personalizados. Use algunas calculadoras en línea, Los usuarios pueden seleccionar el equipo y luego cambiar el tamaño de la almohadilla de soldadura para estimar su impacto en las propiedades térmicas de los PCB no jedec. Estas herramientas de cálculo enfatizan Diseño de PCB Influencia en las propiedades térmicas. Para envases de cuatro lados, La superficie de la almohadilla superior es inferior a la superficie expuesta de la almohadilla del dispositivo., En este caso, la capa enterrada o la capa posterior es la primera manera de lograr un mejor enfriamiento.. Para encapsulación en línea doble, Podemos usar el patrón de almohadilla "hueso de perro" para disipar el calor. Algunos tornillos para el montaje de PCB también pueden ser una ruta térmica efectiva a la base del sistema, donde los tornillos están conectados térmicamente a la almohadilla térmica y al plano de tierra. El número de tornillos debe ser el valor que alcanza el punto decreciente de retorno, Considerar la conductividad térmica y el costo. El refuerzo de PCB metálico tiene un área de enfriamiento adicional después de la conexión a la placa conductora de calor. Para algunas aplicaciones en las que los PCB están cubiertos por el recinto, El ángulo de soldadura formado tiene un mayor rendimiento térmico que la carcasa refrigerada por aire. Las soluciones de refrigeración, como los ventiladores y los radiadores, son también métodos comunes de refrigeración del sistema, Pero a menudo requieren más espacio o cambios de diseño para optimizar el enfriamiento. Diseño de sistemas con alto rendimiento térmico, No basta con elegir un buen dispositivo IC y una solución cerrada. La programación del rendimiento térmico del CI depende de: PCB Board Y la capacidad del sistema de refrigeración para enfriar rápidamente los dispositivos IC. Utilizando el método de refrigeración pasiva descrito anteriormente, El rendimiento de disipación de calor del sistema puede mejorarse en gran medida..
