Data PCB - Teknologi Pendingin PCB dan Strategi Pengepasan IC

Ia sukar bagi syarikat pembuatan semikonduktor untuk mengawal sistem yang menggunakan peranti mereka. Namun, sistem dengan peranti IC adalah kritik untuk prestasi peranti keseluruhan. Untuk peranti IC tersendiri, perancang sistem biasanya bekerja dengan penghasil untuk memastikan bahawa sistem memenuhi kebutuhan pendinginan peranti penggunaan kuasa tinggi.

Kekerjasama antara satu sama lain awal ini boleh memastikan peranti IC memenuhi standar elektrik dan standar prestasi, sementara memastikan operasi normal dalam sistem pendinginan pelanggan. Banyak syarikat setengah konduktor besar menjual peranti dengan bahagian piawai, dan tiada hubungan antara pembuat dan aplikasi terminal. Dalam kes ini, kita hanya boleh menggunakan beberapa panduan umum untuk membantu mencapai penyelesaian pendinginan pasif yang lebih baik untuk IC dan sistem. Figure 1 PowerPad DesignThe first aspect of PCB design that can improve thermal performance is PCB design layout. Apabila mungkin, komponen penggunaan tenaga tinggi pada PCB patut dipisahkan antara satu sama lain. Ruang fizikal ini antara komponen penggunaan tenaga tinggi maksimumkan kawasan PCB sekitar setiap komponen penggunaan tenaga tinggi, dengan itu berkontribusi kepada kondukti panas yang lebih baik. Perlu berhati-hati untuk mengisolasi komponen sensitif suhu pada PCB dari komponen penggunaan kuasa tinggi. Apabila mungkin, komponen penggunaan tenaga tinggi patut dipasang jauh dari sudut PCB.

Kedudukan PCB yang lebih pusat boleh maksimumkan kawasan papan sekitar komponen konsumsi kuasa tinggi untuk membantu penyebaran panas. Figur 2 menunjukkan dua peranti setengah konduktor yang sama: komponen A dan B. Komponen A ditempatkan di sudut desain PCB, dan terdapat suhu persatuan cip 5% lebih tinggi daripada yang komponen B, kerana kedudukan komponen B lebih dekat ke tengah. Sebagaimana kawasan sekitar komponen untuk penyebaran panas lebih kecil, penyebaran panas di sudut komponen A adalah terbatas.

Fig. 2 Kesan bentangan komponen pada prestasi panas. Suhu cip pengumpulan sudut PCB lebih tinggi daripada suhu pengumpulan sementara. Aspek kedua ialah struktur PCB, yang mempunyai pengaruh yang paling menentukan pada prestasi panas rancangan PCB. Prinsip umum ialah semakin banyak tembaga dalam PCB, semakin tinggi prestasi panas komponen sistem.

Keadaan penyebaran panas ideal peranti setengah konduktor ialah cip diletak pada potongan besar tembaga sejuk cair. Untuk kebanyakan aplikasi, kaedah pemasangan ini tidak praktik, jadi kita hanya boleh membuat beberapa perubahan lain pada PCB untuk meningkatkan prestasi penyebaran panas. Untuk kebanyakan aplikasi hari ini, jumlah volum sistem terus berkurang, yang mempunyai kesan negatif pada prestasi panas. PCB yang lebih besar mempunyai kawasan yang lebih besar yang boleh digunakan untuk kondukti panas, dan juga mempunyai fleksibiliti yang lebih besar, meninggalkan cukup ruang antara komponen penggunaan tenaga tinggi. Apabila mungkin, maksimumkan nombor dan tebal lapisan pendaratan tembaga PCB. Berat tembaga pesawat tanah biasanya besar, dan ia adalah laluan panas yang baik untuk seluruh PCB untuk menghilang panas.

Untuk memperbaiki prestasi penyebaran panas, lapisan atas dan bawah PCB adalah "lokasi emas". Using wider wires and wiring away from high power consumption devices can provide a heating path for heat dissipation. Plat kondukti panas istimewa adalah kaedah yang baik untuk penyebaran panas PCB. Plat kondukti panas biasanya ditempatkan di atas atau belakang PCB dan tersambung secara panas ke peranti melalui sambungan tembaga langsung atau lubang panas melalui lubang.

Dalam kes pakej dalaman (hanya pakej dengan petunjuk di kedua-dua sisi), plat kondukti panas ini boleh ditempatkan di atas PCB, dan bentuknya seperti "tulang anjing" (tengah sama kecil dengan pakej, kawasan tembaga yang disambung jauh dari pakej adalah besar, dan tengah kecil dan kedua-dua hujung besar). In the case of four side packaging (there are leads on all four sides), the heat transfer plate must be located at the back of the PCB or enter the PCB.

Gambar 3 Contoh kaedah "tulang anjing" untuk pakej dalam baris dua meningkatkan saiz plat konduktor panas adalah cara yang baik untuk meningkatkan prestasi panas pakej PowerPad. Saiz-saiz berbeza plat yang mengalir panas mempunyai pengaruh besar pada prestasi panas. Helaian data produk yang diberikan dalam bentuk tabular biasanya senaraikan dimensi ini. Namun, sukar untuk kuantifikasikan kesan tembaga ditambah ke PCB tersendiri. Dengan beberapa kalkulator online, pengguna boleh pilih peranti, dan kemudian mengubah saiz pad tembaga untuk menghargai kesannya pad a prestasi panas PCB bukan JEDEC. Alat pengiraan ini menyatakan pengaruh desain PCB pada prestasi penyebaran panas. Untuk pakej empat sisi, kawasan pad atas hanya lebih kecil daripada kawasan pad kosong peranti. Dalam kes ini, cara pertama untuk mencapai pendinginan yang lebih baik adalah mengubur atau lapisan belakang. Untuk pakej dua dalam baris, kita boleh guna gaya pad "tulang anjing" untuk menghilangkan panas.

Akhirnya, sistem dengan PCB yang lebih besar juga boleh digunakan untuk pendinginan. Apabila penyebaran panas skru disambung dengan plat kondukti panas dan pesawat tanah, beberapa skru yang digunakan untuk memasang PCB juga boleh menjadi laluan panas yang efektif ke asas sistem. Mengingat kesan kondukti panas dan kos, bilangan skru sepatutnya nilai maksimum untuk mencapai titik kembalian yang berkurang. Selepas menyambung ke plat kondukti panas, plat penggalangan PCB logam mempunyai kawasan sejuk lebih. Untuk beberapa aplikasi di mana penutup PCB mempunyai rumah, jenis yang dikawal bahan perbaikan penywelding mempunyai prestasi panas yang lebih tinggi daripada rumah yang sejuk udara. Solusi pendinginan, seperti peminat dan sink panas, juga kaedah biasa pendinginan sistem, tetapi mereka biasanya memerlukan lebih ruang, atau perlu mengubah rancangan untuk optimize kesan pendinginan.

Untuk merancang sistem dengan prestasi panas tinggi, ia jauh dari cukup untuk memilih peranti IC yang baik dan penyelesaian tertutup. Penjadual prestasi panas peranti IC bergantung pada kapasitas PCB dan sistem panas yang membolehkan peranti IC sejuk dengan cepat. Kaedah pendinginan pasif boleh meningkatkan prestasi penyebaran panas sistem.