PCB科技 - 在PCB上設計微處理器的挑戰

隨著消費者對更小更快速度的需求進一步增強, 在解决散熱問題方面存在著艱巨的挑戰 印刷電路板 (PCBs) with increasing density. 當堆疊微處理器和邏輯單元達到GHz工作頻率範圍時, 經濟高效的熱管理可能已成為設計領域工程師最優先考慮的問題, 包裝材料, 以及急需解决的資料.

製造3D集成電路以獲得更高的功能密度已成為當前的趨勢，這進一步新增了熱管理的難度。 類比結果表明，溫度升高10°C將使3D IC晶片的熱密度加倍，效能降低3分之一以上。

國際電晶體科技藍圖（ITRS）預測，未來3年，微處理器中難以冷卻區域的互連跡線將消耗多達80%的晶片功率。 熱設計功率（TDP）是評估微處理器散熱能力的一項名額。 它定義了處理器達到最大負載時釋放的熱量和相應的外殼溫度。

擁有數百臺電腦服務器的大型資料中心特別容易出現散熱問題。 據估計，服務器的冷卻風扇（可能消耗高達15%的電力）實際上已經成為服務器及其自身的一個相當大的熱源。 此外，資料中心的冷卻成本可能占資料中心功耗的40%-50%。 所有這些都對本地和遠程溫度檢測和風機控制提出了更高的要求。

當涉及到熱管理時，熱管理挑戰將變得更加艱巨 安裝PCB 包含多核處理器. Although each processor core in the processor array may consume less power (and therefore dissipate less heat) than a single-core processor, 對大型電腦服務器的淨影響是，它為資料中心的電腦系統新增了更多的散熱. 簡言之, 在PCB的給定區域上運行更多處理器內核.

另一個棘手的集成電路熱管理問題涉及晶片封裝中出現的熱點。 熱流密度可高達1000W/cm2，這是一種難以跟踪的狀態。

PCB在熱管理中起著重要作用, 囙此需要進行熱設計佈局. 設計工程師應盡可能使高功率部件彼此遠離. 此外, 這些高功率組件應盡可能遠離 PCB盡可能, 這將有助於最大限度地擴大功率元件周圍的PCB面積，並加速散熱.

將裸露的電源板焊接到PCB上是一種常見做法。 一般來說，外露焊盤型電源焊盤可以將大約80%的熱量通過IC封裝底部傳導到PCB中。 剩餘熱量將從封裝的側面和引線散發。