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Technologie PCB
Conception de la dissipation de chaleur des PCB
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Conception de la dissipation de chaleur des PCB

2021-08-13
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Author:IPCB

IC packaging relies on Refroidissement des PCB. En général, PCB is the main cooling method for high power consumption semiconductor devices. D'accord. Refroidissement des PCB design has a huge impact. Il permet au système de fonctionner correctement, and it can also bury the hidden dangers of thermal accidents. Manipuler soigneusement la disposition des PCB, Structure du Conseil d'administration, and device placement can help improve the thermal performance of mid-to-high power applications.


Comment concevoir Refroidissement des PCB


Common semiconductor package types are exposed pad or PowerPADTM package. Dans ces paquets, the chip is mounted on a metal sheet called a die pad. Le coussin de puce supporte la puce dans le processus de traitement de la puce et est également un bon canal de chaleur pour la dissipation de chaleur de l'équipement.. When the exposed pad of the package is soldered to the PCB, La chaleur peut se dissiper rapidement du paquet et entrer dans le PCB. After that, La chaleur est dissipée dans l'air environnant par chaque couche de PCB. Exposed pad packages generally conduct about 80% of the heat, Accès aux PCB par le bas du paquet. Les 20% restants de chaleur sont dissipés par les conducteurs de l'équipement et par tous les côtés de l'emballage.. Less than 1% of the heat is dissipated through the top of the package. Pour ces emballages de pad exposés, a good Refroidissement des PCB La conception est essentielle pour assurer le rendement d'un équipement particulier..


Le premier aspect de la conception des PCB qui peut améliorer les performances thermiques est la disposition des équipements PCB. Dans la mesure du possible, les composants de grande puissance des PCB doivent être séparés les uns des autres. Cette séparation physique entre les composants de grande puissance maximise la surface des PCB autour de chaque composant de grande puissance, contribuant ainsi à une meilleure conduction thermique. Il faut veiller à isoler les éléments sensibles à la température des PCB des éléments de grande puissance. Dans la mesure du possible, les composants de grande puissance doivent être installés loin des coins des PCB. Un emplacement plus central des PCB maximise la surface de la carte de circuit autour des composants de haute puissance, ce qui aide à dissiper la chaleur. La figure montre deux dispositifs semi - conducteurs identiques: l'assemblage a et l'assemblage B. l'assemblage a est situé au coin du PCB et la température de jonction de la puce est 5% plus élevée que l'assemblage B parce que l'assemblage B est plus proche du milieu. La dissipation de chaleur au coin de l'assemblage a est limitée en raison de la petite surface de la carte de circuit utilisée pour la dissipation de chaleur autour de l'assemblage.


Le deuxième aspect est la structure des PCB, qui a l'influence la plus décisive sur la performance thermique de la conception des PCB. Le principe général est que plus il y a de cuivre dans les PCB, plus la performance thermique des composants du système est élevée. La façon idéale de dissiper la chaleur d'un dispositif semi - conducteur est d'installer la puce sur un grand bloc de cuivre refroidi au liquide. Pour la plupart des applications, cette méthode d'installation n'est pas pratique, de sorte que nous ne pouvons apporter que quelques modifications supplémentaires aux PCB pour améliorer les performances de dissipation de chaleur. Pour la plupart des applications d'aujourd'hui, le volume total du système continue de diminuer, ce qui nuit aux performances de dissipation de chaleur. Plus le PCB est grand, plus la surface disponible pour la conduction thermique est grande et plus il est flexible, ce qui permet un espace suffisant entre les composants de haute puissance.

Circuits imprimés

Whenever possible, Maximiser le nombre et l'épaisseur des plans de mise à la terre en cuivre PCB. The weight of the ground layer copper is generally relatively large, Il s'agit d'une excellente voie de refroidissement pour l'ensemble du PCB. For the arrangement and wiring of each layer, La proportion totale de cuivre utilisée pour la conduction thermique augmentera également. However, Ce câblage est généralement isolé électriquement et thermiquement, which limits its role as a potential heat dissipation layer. Le câblage du plan de mise à la terre de l'équipement doit être effectué sur autant de plans de mise à la terre que possible., so as to help maximize heat conduction. Les orifices de dissipation de chaleur sur les PCB sous les dispositifs à semi - conducteurs aident la chaleur à pénétrer dans la couche enfouie des PCB et à se diriger vers l'arrière de la carte de circuit..


Afin d'améliorer la dissipation de chaleur, les couches supérieure et inférieure des PCB sont « en position d'or ». Utilisez des fils plus larges et éloignez - les de l'équipement de grande puissance pour fournir un canal de chaleur pour la dissipation de chaleur. Le dissipateur de chaleur spécial est une bonne méthode de dissipation de chaleur PCB. Les plaques chaudes sont généralement situées en haut ou à l'arrière des PCB et sont reliées thermiquement à l'équipement au moyen d'une connexion directe en cuivre ou d'un trou de passage à chaud. Dans le cas de l'encapsulation en ligne (uniquement pour les encapsulations avec des fils sur les deux côtés), cette plaque conductrice de chaleur peut être placée sur le dessus du PCB en forme d '« os de chien » (le milieu est aussi étroit que l'encapsulation et la zone loin de l'encapsulation est relativement petite. Grande, petite au milieu et grande à l'extrémité). Dans le cas d'un paquet à quatre faces (avec des fils sur les quatre faces), le bouclier thermique doit être situé à l'arrière du PCB ou dans le PCB.


L'augmentation de la taille du dissipateur de chaleur est un bon moyen d'améliorer les performances thermiques des paquets powerpad. Différentes tailles de tôles chaudes ont une grande influence sur les propriétés thermiques. Ces informations dimensionnelles sont généralement énumérées dans les fiches techniques des produits présentées sous forme de tableaux. Cependant, il est difficile de quantifier l'effet de l'ajout de cuivre dans les BPC personnalisés. À l'aide de quelques calculatrices en ligne, l'utilisateur peut choisir un appareil et modifier la taille du tampon en cuivre pour estimer son effet sur la dissipation de chaleur des PCB non jedec. Ces outils de calcul mettent l'accent sur l'influence de la conception des PCB sur les propriétés thermiques. Pour les emballages à quatre faces, la surface du PAD supérieur est juste inférieure à la surface du PAD exposé à l'équipement. Dans ce cas, la couche enfouie ou la couche arrière est le premier moyen d'obtenir un meilleur refroidissement. Pour les paquets à deux rangées, nous pouvons utiliser le type de coussin "os de chien" pour dissiper la chaleur.


Enfin, les systèmes avec de plus grands PCB peuvent également être utilisés pour le refroidissement. Si les vis sont reliées au bouclier thermique et au plan du sol pour dissiper la chaleur, certaines des vis utilisées pour installer le PCB peuvent également être un canal de chaleur efficace pour la base du système. Compte tenu de l'effet de conduction thermique et du coût, le nombre de vis doit être le maximum pour atteindre le point de diminution du revenu. La surface de refroidissement est plus grande lorsque la plaque d'armature métallique PCB est reliée à la plaque de conduction thermique. Pour certaines applications où les PCB sont recouverts d'un boîtier, les matériaux de réparation par soudage contrôlé par type ont des propriétés thermiques plus élevées que les boîtiers refroidis à l'air. Les solutions de refroidissement telles que les ventilateurs et les radiateurs sont également couramment utilisées pour refroidir les systèmes, mais elles nécessitent généralement plus d'espace ou des modifications de conception pour optimiser les effets de refroidissement.

Pour concevoir un système à haute performance thermique Refroidissement des PCB, Il ne suffit pas de choisir un bon dispositif IC et une solution fermée. La dissipation de chaleur de l'IC dépend de la capacité des PCB et du système de refroidissement à refroidir rapidement l'équipement IC.. By using the above passive cooling method, La dissipation de chaleur du système peut être grandement améliorée.