Teknik PCB - Semakin kecil kawasan PCB, semakin tinggi densiti kuasa

Apa yang berlaku jika kita tambah sambungan melalui lubang dari atas PCB ke bawah?

Mari kita analisis situasi menambah sambungan melalui lubang. Saiz lubang PCB melalui lubang sekitar 12 mils (0.012 inci). Apabila membuat lubang melalui, bor lubang diameter 0.014 inci dan kemudian plat dengan tembaga, yang boleh meningkatkan dinding tembaga sekitar 1 juta (0.001 inci) tebal di dalam lubang. Papan sirkuit juga menggunakan proses penutup Enig. Ini menambah kira-kira 200 mikroinci nikel dan kira-kira 5 mikroinci emas ke permukaan luar tembaga.

Kami mengabaikan bahan-bahan ini dalam pengiraan kami dan hanya menggunakan tembaga untuk menentukan resistensi panas melalui.

Jenis 2 adalah formula untuk mengira resistensi panas bagi tabung silindrik.

Kalkulasi Ketahanan Terma Tuba Sindrik

Formula 2: Kira resistensi panas bagi tabung silindrik

Pembolehubah L ialah panjang tabung silindrik, K ialah konduktiviti panas, R1 ialah radius besar, dan R0 ialah radius kecil.

Untuk lubang 12 juta (diameter) menggunakan formula ini, kita ada r0 = 6 (0.006 inci), r1 = 7 (0.007 inci), dan k = 9 (peletak tembaga).

12 dimensi permukaan lubang telinga, dan pembolehubah dimensi permukaan L lubang telinga 5:12 adalah panjang lubang melalui (dari lapisan tembaga atas ke bawah lapisan tembaga). Modul kuasa soldering pada papan sirkuit tidak mempunyai lapisan resisten, tetapi untuk kawasan lain, jurutera rancangan PCB mungkin perlu meletakkan lapisan resisten di atas setiap lubang melalui, jika tidak kawasan di atas lubang melalui akan kosong. Oleh kerana melalui hanya tersambung ke lapisan tembaga luar, panjangnya ialah 63.4 mils (0.0634 inci).

Penegangan panas bagi jumlah melalui panjang sendiri adalah 167°c/w, seperti yang dipaparkan dalam Persamaan 3.

Kira perlawanan panas lubang melalui (12 Mil)

Formula 3: Kira perlawanan panas melalui (12 mil)

Keperlawanan panas setiap lubang tersambung ke setiap lapisan papan sirkuit.

Penegangan panas bagi seksyen lubang yang menyambung lapisan papan sirkuit

Penegangan panas seksyen lubang melalui tersambung ke lapisan papan sirkuit, dan ketepatan kuasa yang lebih tinggi boleh dicapai pada kawasan papan PCB yang lebih kecil.

Perhatikan bahawa ketepatan kuasa yang lebih tinggi boleh dicapai pada kawasan papan PCB yang lebih kecil. Nilai-nilai ini hanyalah perlahan panas lubang melalui dirinya sendiri, dan ia tidak dianggap bahawa setiap bahagian papan sirkuit tersambung secara mengufuk kepada bahan sekeliling. Jika kita analisis resistensi panas setiap papan sirkuit dan membandingkannya dengan resistensi panas melalui lubang, nampaknya resistensi panas melalui lubang jauh lebih tinggi daripada resistensi panas setiap lapisan, tetapi sila perhatikan bahawa satu melalui lubang memegang 1 inci kuasa dua sirkuit 1/5000 kawasan papan. Jika kita memutuskan untuk mempunyai kawasan papan sirkuit yang lebih kecil, seperti 0.25 inci x 0.25 inci (iaitu 1/16 kawasan papan sirkuit depan), setiap perlawanan panas dalam Figur 4 akan meningkat dengan 16 kali. Contohnya, resistensi panas bagi T4 dan 33.4 lapisan FR4 tebal telinga meningkat dari 5.21875°c/w ke 83.5°c/w. Hanya menambah lubang melalui kawasan 0.25 inci x 0.25 inci boleh mengurangi resistensi panas melalui lapisan FR4 telinga 33.4 dengan hampir separuh (83.5°c/w dan 90.91°c/w). kawasan blok 0.25 inci x 0.25 inci adalah kira-kira 400 kali kawasan lubang melalui. Jadi jika anda memulihkan 16 lubang di kawasan, apa yang akan berlaku? Berbanding dengan melalui lubang, resistensi panas efektif semua selari melalui lubang akan dikurangi dengan 16 kali. Gambar 7 membandingkan lawan papan sirkuit 0.25 inci x 0.25 inci dengan 16 melalui lubang. Penegangan panas bagi lapisan FR4 tebal 33.4 lug papan sirkuit 0.25 inci x 0.25 inci adalah 83.5°C/w.

Penegangan panas yang sama dengan 16 butang selari adalah 5.6821°c/w.

16 melalui lubang ini menguasai kurang dari 1/25 kawasan papan sirkuit 0.25 inci x 0.25 inci, tetapi boleh mengurangi secara signifikan sambungan tahan panas dari atas ke aras bawah.

Comparison of thermal resistance

Untuk membandingkan resistensi panas, sila perhatikan bahawa apabila panas mengalir ke bawah lubang dan mencapai lapisan lain, terutama lapisan tembaga lain, ia akan menyebar secara mengufuk ke lapisan bahan. Menambah lebih dan lebih botol akan akhirnya mengurangkan kesan, kerana panas yang menyebar secara mengufuk dari satu melalui kepada bahan-bahan terdekat akan akhirnya mencapai panas dari arah yang lain (melalui lain). Saiz papan penilaian isl8240meval4z adalah 3 inci x 4 inci. Tingkat atas dan bawah papan sirkuit mempunyai 2 ons tembaga, dan dua lapisan dalaman masing-masing mempunyai 2 ons tembaga.

Mendapatkan ketepatan kuasa yang lebih tinggi pada kawasan papan PCB yang lebih kecil. Untuk membuat lapisan tembaga ini berfungsi, papan sirkuit mempunyai 917 melalui lubang dengan diameter 12 telinga. Semua lubang melalui membantu menyebarkan panas dari modul kuasa ke lapisan tembaga.