Tecnología de PCB - Diseño de disipación de calor de PCB

El paquete IC depende de Disipación de calor de PCB. En general, PCB es el principal método de refrigeración de dispositivos semiconductores de alta potencia. Está bien. Disipación de calor de PCB El diseño tiene un gran impacto. Puede hacer que el sistema funcione bien, También puede enterrar el peligro oculto del accidente térmico. Manejo cuidadoso del diseño de PCB, Estructura de la Junta, Además, la disposición del equipo es útil para mejorar el rendimiento térmico de las aplicaciones de potencia media y alta..

Cómo diseñar Disipación de calor de PCB

Los tipos comunes de embalaje de semiconductores son almohadillas expuestas o paquetes powerpadtm. En estos paquetes, el chip se monta en una placa metálica llamada PAD core. 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 del paquete está soldada al PCB, el calor se disipa rápidamente del paquete y luego entra en el PCB. Posteriormente, el calor se libera al aire ambiente a través de cada capa de PCB. Los paquetes de almohadilla expuestos generalmente transmiten alrededor del 80% del calor que entra en el PCB a través de la parte inferior del paquete. El 20% restante del calor se emite a través de los cables del dispositivo y a través de 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 de disipación de calor de PCB es esencial para garantizar el rendimiento de algunos dispositivos.

El primer aspecto en el que el diseño de PCB puede mejorar el rendimiento térmico es la disposición de los dispositivos de PCB. 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 maximiza el área de PCB alrededor de cada componente de alta potencia, contribuyendo así a una mejor conducción de calor. Se debe tener cuidado de aislar los componentes sensibles a la temperatura del PCB de los componentes de alta potencia. Siempre que sea posible, los componentes de alta potencia deben instalarse lejos de las esquinas de los PCB. La posición más central del PCB maximiza el área de la placa alrededor del componente de alta potencia, contribuyendo así a la disipación de calor. La figura muestra dos dispositivos semiconductores idénticos: el componente A y el componente B. El componente a se encuentra en la esquina del PCB y la temperatura de Unión del chip es un 5% superior a la del componente B porque el componente B está más cerca del Centro. La disipación de calor en la esquina de la parte a se limita debido a la pequeña superficie de la placa alrededor de la parte utilizada para la disipación de calor.

El segundo aspecto es la estructura del PCB, que tiene la influencia más decisiva en el rendimiento térmico del diseño del PCB. El principio general es que cuanto más cobre hay en el PCB, mayor es el rendimiento térmico de los componentes del sistema. La forma ideal de disipación de calor de los dispositivos semiconductores es montar el chip en un gran bloque de cobre refrigerado por líquido. Para la mayoría de las aplicaciones, este método de instalación no es práctico, por lo que sólo podemos hacer algunos otros cambios en el PCB para mejorar el rendimiento de disipación de calor. Para la mayoría de las aplicaciones actuales, el volumen total del sistema sigue disminuyendo, lo que tiene un efecto negativo en el rendimiento de la disipación de calor. Cuanto mayor es el PCB, mayor es el área disponible para la conducción de calor, y también tiene mayor flexibilidad para permitir un espacio suficiente entre los componentes de alta potencia.

Maximizar el número y el grosor de los planos de tierra de cobre PCB. El peso del cobre en la capa de puesta a tierra es generalmente relativamente grande, y es una buena ruta de calor para todo el PCB. Para la disposición y el cableado de cada capa, también aumentará la proporción total de cobre utilizado para la conducción de calor. Sin embargo, este cableado suele estar aislado eléctricamente del calor, lo que limita su papel como una capa potencial de disipación de calor. El cableado del plano de puesta a tierra del equipo se conectará eléctricamente con tantos planos de puesta a tierra como sea posible para ayudar a maximizar la conducción de calor. Los agujeros de disipación de calor en el PCB debajo de los dispositivos semiconductores ayudan a que el calor entre en la capa enterrada del PCB y se transmita a la parte posterior del tablero de circuitos.

Con el fin de mejorar el rendimiento de la disipación de calor, la capa superior y la capa inferior del PCB son "posiciones de oro". Utilice cables más anchos y manténgase alejado de los dispositivos de alta potencia para proporcionar una trayectoria térmica de disipación de calor. La placa especial de disipación de calor es un buen método de disipación de calor de PCB. Las placas calientes se encuentran típicamente en la parte superior o trasera de los PCB y se conectan térmicamente con el equipo a través de conexiones directas de cobre o a través de agujeros calientes. En el caso de los paquetes en línea (sólo los paquetes con cables en ambos lados), la placa de conducción de calor puede estar situada en la parte superior del PCB en una forma similar a un "hueso de perro" (el Centro es tan estrecho como el paquete, y el área del paquete es relativamente pequeña. Grande, pequeño en el Medio, y grande en el extremo). Para los envases de cuatro lados (todos los cuatro lados tienen cables), la placa conductora de calor debe estar en la parte posterior del PCB o en el PCB.

Aumentar el tamaño de la placa caliente es una buena manera de mejorar el rendimiento térmico del paquete powerpad. Los diferentes tamaños de las placas calientes tienen una gran influencia en las propiedades térmicas. Las hojas de datos de productos proporcionadas en forma tabular suelen enumerar esta información de tamaño. Sin embargo, es difícil cuantificar el impacto de la adición de cobre a los PCB personalizados. Con algunas calculadoras en línea, los usuarios pueden seleccionar un dispositivo y luego cambiar el tamaño de la almohadilla de soldadura para estimar su impacto en el rendimiento de disipación de calor de PCB no jedec. Estas herramientas de cálculo destacan la influencia del diseño de PCB en el rendimiento térmico. En el caso de los envases de cuatro lados, el área de la almohadilla superior es exactamente menor que el área de la almohadilla expuesta del dispositivo. En este caso, la capa enterrada o la capa posterior es la primera manera de lograr un mejor enfriamiento. Para los envases de doble línea, podemos utilizar la almohadilla de "hueso de perro" para disipar el calor.

Por último, los sistemas con PCB más grandes también pueden utilizarse para la refrigeración. En el caso de que los tornillos estén conectados a la placa conductora de calor y al plano de tierra para disipar el calor, algunos tornillos para el montaje de PCB también pueden ser una ruta térmica efectiva a la base del sistema. Teniendo en cuenta el efecto de transferencia de calor y el costo, el número de tornillos debe ser el máximo para alcanzar el punto de disminución de los ingresos. Después de estar conectado a la placa conductora de calor, la placa metálica de refuerzo de PCB tiene más área de enfriamiento. Para algunas aplicaciones en las que los PCB están cubiertos por la carcasa, los materiales de reparación de soldadura controlados por tipo tienen un rendimiento térmico superior al de la carcasa refrigerada por aire. Las soluciones de refrigeración, como los ventiladores y los radiadores, también son métodos comunes de refrigeración de sistemas, pero a menudo requieren más espacio o cambios de diseño para optimizar la refrigeración.

Para el diseño de sistemas con mayor rendimiento térmico Disipación de calor de PCB, it is far from enough to choose Está bien. IC device and closed solution. El rendimiento de disipación de calor del CI depende de la capacidad de los PCB y del sistema de disipación de calor para enfriar rápidamente los dispositivos IC. Mediante el uso del método de refrigeración pasiva descrito anteriormente, El rendimiento de disipación de calor del sistema puede mejorarse en gran medida..