PCB 기술 - PCB 면적이 작을수록 전력 밀도가 높음

PCB 상단에서 끝까지 구멍 연결을 추가하면 어떻게 됩니까?

구멍 연결을 추가하는 방법을 살펴보겠습니다.PCB 구멍 크기는 대략 12밀리 이어(0.012인치)입니다.구멍을 만들 때 지름이 0.014인치인 구멍을 뚫고 구리로 도금하면 구멍 안의 구리 벽이 약 1밀이(0.001인치) 두께로 증가한다.회로 기판도 Enig 도금 공법을 채택한다.이는 구리의 외표면에 약 200마이크로인치의 니켈과 약 5마이크로인치의 금을 증가시켰다.

우리는 계산에서 이런 재료들을 무시하고 구리만 사용하여 구멍의 열저항을 확정하였다.

유형 2는 원통관의 열 저항을 계산하는 공식입니다.

원통관 열저항의 계산

공식 2: 원통관의 열 저항 계산

변수 L은 원통형 파이프의 길이이고 K는 열전도율이며 R1은 큰 반지름, R0은 작은 반지름이다.

이 공식을 사용하는 12 밀이 (지름) 의 구멍의 경우 r0 = 6 (0.006 인치), r1 = 7 (0.007 인치) 및 k = 9 (구리 도금) 가 있습니다.

피어싱의 12 표면 크기, 5: 12 피어싱의 표면 크기 변수 L은 구멍의 길이입니다 (구리 층의 상단에서 구리 층의 하단까지).회로 기판의 용접 전원 공급 장치 모듈에는 저항 레이어가 없지만 다른 영역의 경우 PCB 설계 엔지니어가 각 구멍의 상단에 저항 레이어를 배치해야 할 수 있습니다. 그렇지 않으면 구멍 위의 영역이 비어 있습니다.오버홀은 외부 구리 레이어에만 연결되므로 길이는 63.4밀이(0.0634인치)입니다.

총 구멍 길이 자체의 열 저항은 방정식 3과 같이 167 ° c/w입니다.

구멍 통과 열 저항 계산(12 Mil)

공식 3: 구멍의 열 저항 계산(12밀이)

보드의 각 레이어에 연결된 각 구멍의 열 저항

보드 레이어의 구멍 통과 부분을 연결하는 열 저항

보드 레이어에 연결된 구멍 통과 부분의 열 저항과 더 높은 전력 밀도는 더 작은 PCB 보드 면적에서 구현 될 수 있습니다.

작은 PCB 보드 면적에서 더 높은 전력 밀도를 구현할 수 있습니다.이러한 값은 회로 기판의 각 부분이 주변 재료에 수평으로 연결되는 것을 고려하지 않고 구멍 자체의 열 저항입니다.각 회로 기판의 열 저항을 분석하여 구멍의 열 저항과 비교하면 구멍의 열전도율이 각 층의 열전도율보다 훨씬 높은 것 같지만 구멍 하나가 회로의 1 제곱 인치 1 / 5000의 판 면적을 차지한다는 점에 유의하십시오.0.25인치 x 0.25인치 (전면 보드 면적의 1/16에 해당) 와 같은 작은 보드 면적을 사용하기로 결정하면 그림 4의 각 열 저항은 16배 증가합니다.예를 들어, T4 및 33.4 귀 두께 FR4 층의 열 저항은 5.21875 ° c/w에서 83.5 ° c/w로 증가했습니다. 0.25 인치 x 0.25 인치 영역에 하나의 구멍만 추가하면 33.4 귀 두께 FR4의 열 저항을 절반 가까이 낮출 수 있습니다 (83.5 ° c/w 및 90.91 ° c/w). 0.25 인치 x 0.25in 블록의 면적은 약 400 배입니다.그럼 이 구역에 16개 구멍을 새로 만들면 무슨 일이 일어날까요?모든 평행 통과 구멍에 비해 유효한 열 저항이 16배 감소합니다.그림 7은 16개의 구멍이 있는 각 0.25인치 x 0.25인치 보드 레이어의 열 저항을 비교한 것입니다.0.25인치 x 0.25인치 회로기판의 33.4볼록귀 두께 FR4층의 열저항은 83.5°C/w이다.

16개의 평행 오버홀의 동등한 열 저항은 5.6821°c/w입니다.

이 16개의 구멍은 0.25인치 x 0.25인치 보드 면적의 1/25보다 작지만 상단에서 낮은 수준으로 열 저항 연결을 크게 줄일 수 있습니다.

열 저항 비교

열 저항을 비교하려면 열이 구멍을 통해 아래로 이동하여 다른 층, 특히 다른 구리 층에 도달하면 재료 층으로 수평으로 확산됩니다.점점 더 많은 오버홀을 추가하면 결국 이러한 영향이 감소합니다. 왜냐하면 한 오버홀 수평에서 인근 재료로 확산되는 열은 결국 다른 방향 (다른 오버홀) 에서 열로 도달하기 때문입니다.isl8240meval4z 평가판의 크기는 3인치 x 4인치입니다.회로기판의 최상층과 하층에는 2온스의 구리가 있고, 두 내층에는 각각 2온스의 구리가 있다.

작은 PCB 보드 면적에서 더 높은 전력 밀도를 제공합니다.이러한 구리 레이어가 작동하도록 회로 기판은 직경이 12 귀인 917 개의 구멍을 가지고 있습니다.모든 구멍은 전원 공급 장치 모듈에서 구리로 열을 전달하는 데 도움이 됩니다.