Teknik PCB - Jelaskan teknologi papan PCB terbaru secara terperinci

cabaran pengurusan panas akan menjadi lebih menakutkan apabila ia datang untuk memasang papan PCB yang mengandungi pemproses berbilang-inti. Walaupun setiap inti pemproses dalam tatasusunan pemproses mungkin mengkonsumsi kekuatan kurang dan demikian hilang lebih kurang panas daripada pemproses satu-inti, kesan net to pada pelayan komputer besar adalah untuk menambah lebih kepada sistem komputer dalam pemisahan panas pusat data. Secara singkat, jalankan lebih banyak inti pemproses pada kawasan tertentu PCB.

Masalah pengurusan panas IC yang lain melibatkan titik panas yang muncul pada pakej cip. Fluks panas boleh menjadi setinggi 1000Wcm2, yang merupakan keadaan sukar-untuk-trek.

PCB bermain peran penting dalam pengurusan suhu, jadi bentangan desain suhu diperlukan. Rancangan jurutera patut menjaga komponen kuasa tinggi sejauh mungkin dari satu sama lain. Selain itu, komponen kuasa tinggi ini sepatutnya berada sejauh mungkin dari sudut PCB, yang akan membantu maksimumkan kawasan PCB sekitar komponen kuasa dan mempercepat penyebaran panas.

Menyelesaikan pad kuasa terkena ke PCB adalah latihan biasa. Secara umum, pad kuasa jenis pad terkena boleh melakukan sekitar 80% panas yang dijana melalui bawah pakej IC dan ke dalam PCB. Kekal panas akan hilang dari sisi dan petunjuk pakej.

Penolong terma reka-reka PCB kini boleh berubah kepada banyak produk pengurusan terma yang lebih baik untuk bantuan. Produk ini termasuk radiator, paip panas dan peminat, yang boleh digunakan untuk mencapai konveksi aktif dan pasif, radiasi dan pendinginan kondukti. Bahkan kaedah sambungan untuk meletakkan cip pada PCB membantu untuk mengurangi masalah penyebaran panas.

Contohnya, kaedah pad terkena biasa yang digunakan untuk menyambung cip IC ke PCB boleh meningkatkan masalah penyebaran panas. Apabila laluan terkena ditetapkan ke PCB, panas akan segera melarikan diri dari pakej dan memasuki papan PCB, dan kemudian hilang ke udara sekeliling melalui lapisan-lapisan papan PCB.

Instrumen Texas TI telah mencipta kaedah PowerPAD yang boleh lekap IC mati pada cakera logam. Pad mati ini akan menyokong mati semasa proses penghasilan dan bertindak sebagai laluan penyebaran panas yang baik untuk penyebaran panas dari cip.

Matt Romig, pengurus produk pakej analog TI, menunjukkan bahawa kaedah PowerStack TI â™s adalah teknologi pakej 3D pertama yang boleh tumpukan MOSFET menegak sisi tinggi. Teknologi ini mengintegrasikan MOSFET sisi tinggi dan sisi rendah yang ditetapkan oleh klip tembaga, dan menggunakan pads potensi tanah yang terkena untuk menyediakan rancangan yang optimum secara panas. Penggunaan dua klip tembaga untuk menyambungkan pins tekanan input dan output boleh membentuk pakej QFN yang lebih terintegrasi. Pengurusan suhu peranti kuasa lebih menantang. Perlukan pemprosesan isyarat frekuensi lebih tinggi dan saiz pakej yang dikurangkan telah secara perlahan marginalisasi teknologi pendinginan tradisional. KaverAzar, Presiden dan CEO AdvancedThermalSolutions, menyarankan menggunakan peranti termoelektrik filem tipis dengan saluran mikro yang sejuk air.

Azar merancang penyelesaian seperti ini: untuk mengurangi tahan panas maksimum dalam laluan penyebaran panas, tahan panas penyebaran, dengan mengikat sink panas secara langsung ke mikroprosesor mati.

Kaedah ini boleh menghapuskan panas yang dikumpulkan pada mikroprosesor kecil mati ke pangkalan sink panas yang lebih besar, dan kemudian menghapuskan panas ke persekitaran sekitar. Penyebar panas terpaksa ini memasukkan saluran mikro dan saluran mini dalam pakej silikon. Kadar aliran air dalam saluran adalah kira-kira 05 hingga 1 liter min.

Hasil simulasi menunjukkan bahawa, pada 1010mm mati dalam pakej tata grid bola BGA, kawasan chassis sink panas 120120mm boleh menghasilkan resistensi panas 0055KW. Penggunaan bahan penyebaran panas dengan konduktiviti panas sama dengan atau lebih daripada berlian boleh menghasilkan resistensi panas 0030KW.

Paul Magill, wakil presiden pemasaran dan pembangunan perniagaan di Nextreme Thermal Solutions, juga menyarankan teknologi pendinginan termoelektrik dan menyatakan pendinginan seharusnya bermula pada tahap cip. Syarikat menyediakan teknologi pengurusan panas lokal dalam komponen elektronik. Teknologi ini menggunakan struktur eTEC termoelektrik mikrofilem yang dipanggil pompa panas. Material penyebaran panas aktif ini terlibat dalam sambungan cip terbalik seperti bump solder pilar tembaga untuk digunakan dalam pakej elektronik.

Mencapai pendinginan setempat pada wafer cip, mati, dan aras pakej boleh menghasilkan keuntungan ekonomi yang penting. Contohnya, di pusat data dengan ribuan atau ratusan mikroprosesor maju, kaedah ini lebih efisien daripada menggunakan sistem pengkondisi udara yang lebih mahal dan lebih besar untuk menghilangkan panas.

Dalam beberapa peranti seperti LED, penggunaan gabungan teknologi pendinginan pasif dan aktif boleh meningkatkan prestasi peranti dan seumur hidup. Contohnya, penggunaan penggemar dalam radiator biasanya boleh mengurangkan resistensi panas kepada 05W, yang merupakan peningkatan yang signifikan dibandingkan dengan 10 W biasa yang dicapai dengan menggunakan radiator pendinginan pasif sahaja.

Simulasi ulang kawalan panas telah dan akan terus menjadi salah satu faktor pembatasan dalam mencapai prestasi IC yang lebih tinggi. Dalam ICs yang lebih kecil dan lebih kecil dan pakej mereka, ruang menjadi semakin berharga, dan hampir tiada ruang untuk membantu sejuk. Ini memaksa jurutera merancang untuk mempertimbangkan penggunaan teknologi pendinginan luaran dan terus-menerus meningkatkan bahan pendinginan baru.

Dalam mana-mana kes, premis asas masih benar:jurutera rancangan PCB mesti memperhatikan lebih banyak sains panas untuk mencapai penyelesaian pendinginan optimal. Seluruh proses patut bermula dengan perisian analisis panas, yang jauh lebih awal daripada bila rancangan ditempatkan dalam produksi.