Yon apwòch nan Jesyon tèmik nan PCB gwo pouvwa

   Konsèpteur yo fè fas ak pwoblèm konplèks nan satisfè kondisyon pouvwa, ki gen ladan jesyon efikas tèmik, kòmanse ak konsepsyon PCB la.

     Tout sektè pouvwa-elektwonik la, ki gen ladan aplikasyon RF ak sistèm ki enplike siyal gwo vitès, ap evolye nan direksyon solisyon ki ofri fonksyonalite de pli zan pli konplèks nan espas ki pi piti. Konsèpteur yo fè fas a defi de pli zan pli mande pou satisfè gwosè sistèm, pwa, ak kondisyon pouvwa, ki gen ladan jesyon efikas tèmik, kòmanse ak konsepsyon tablo sikwi enprime a.

  Aparèy ki gen gwo entegrasyon-dansite pouvwa aktif, tankou tranzistò MOSFET, ka gaye yon kantite siyifikatif chalè ak Se poutèt sa mande pou PCB ki ka transfere chalè soti nan eleman ki pi cho yo nan avyon tè oswa sifas chalè-dissipation, opere kòm efikasite ak efikasite ke posib. Estrès tèmik se youn nan kòz prensipal yo nan fonksyone byen nan aparèy pouvwa, kòm li mennen nan yon degradasyon nan pèfòmans oswa menm yon fonksyone byen posib oswa echèk nan sistèm nan. Kwasans rapid nan dansite pouvwa a nan aparèy ak ogmantasyon konstan nan frekans yo se rezon prensipal ki lakòz twòp chofaj nan eleman elektwonik. Itilizasyon de pli zan pli gaye nan semi-conducteurs ak pèt pouvwa redwi ak pi bon konduktiviti tèmik, tankou materyèl lajè-bandgap, se pa nan tèt li ase elimine nesesite pou jesyon tèmik efikas.

    Aparèy kouran ki baze sou Silisyòm yo reyalize yon tanperati junction ant apeprè 125˚C ak 200˚C. Sepandan, li toujou pi bon pou fè aparèy la opere anba limit sa a, paske sa a ta mennen nan yon degradasyon rapid nan menm bagay la ak yon rediksyon nan lavi rezidyèl li yo. An reyalite, li te estime ke yon ogmantasyon de 20˚C nan tanperati opere a, ki te koze pa move jesyon tèmik, ka diminye lavi rezidyèl nan eleman yo jiska 50 pousan.

Apwòch Layout:

  Yon apwòch nan jesyon tèmik souvan swiv nan anpil pwojè se sèvi ak substrats ak estanda Flanm dife Nivo 4 (FR-4), yon materyèl ki pa chè ak fasil travay, konsantre sou optimize tèmik nan Layout sikwi a.

Prensipal mezi yo te adopte yo konsène dispozisyon anplis sifas kòb kwiv mete, itilizasyon tras ki gen yon pi gwo epesè, ak ensèsyon tèmik atravè konpozan ki jenere pi gwo kantite chalè. Yon teknik ki pi agresif, ki kapab gaye yon pi gwo kantite chalè, enplike nan mete nan PCB la oswa aplike sou kouch ki pi ekstèn yo blòk kwiv reyèl, tipikman nan fòm nan yon pyès monnen (kidonk non "pyès monnen yo"). Pyès kòb kwiv mete yo trete separeman ak Lè sa a, soude oswa tache dirèkteman nan PCB la, oswa yo ka antre nan kouch enteryè yo epi konekte ak kouch ekstèn yo atravè tèmik vias. Figi 1 montre yon PCB kote yo te fè yon kavite espesyal pou loje yon pyès kòb kwiv mete.

  Copper gen yon koyefisyan konduktiviti tèmik 380 W/mK, konpare ak 225 W/mK pou aliminyòm ak 0.3 W/mK pou FR-4. Copper se yon metal relativman bon mache ak deja lajman ki itilize nan manifakti PCB; Se poutèt sa, li se chwa ideyal la pou fè pyès monnen kwiv, vias tèmik, ak avyon tè, tout solisyon ki kapab amelyore dissipation chalè.

   Bon pwezante eleman aktif yo sou tablo a se yon faktè enpòtan nan anpeche fòmasyon nan tach cho, kidonk asire ke chalè distribye menm jan posib sou tout tablo a. Nan sans sa a, eleman aktif yo ta dwe distribye nan okenn lòd patikilye alantou PCB a pou fè pou evite fòmasyon nan tach cho nan yon zòn espesifik. Sepandan, li pi bon pou evite mete eleman aktif ki jenere yon kantite siyifikatif chalè tou pre bor yo nan tablo a. Kontrèman, yo ta dwe pozisyone pi pre ke posib nan sant la nan tablo a, favorize yon distribisyon chalè menm. Si se yon aparèy ki gen gwo pouvwa monte tou pre kwen tablo a, li pral bati chalè sou kwen an, ogmante tanperati lokal la. Si, nan lòt men an, li mete tou pre sant la nan tablo a, chalè a pral gaye sou sifas la nan tout direksyon, diminye tanperati a ak gaye chalè a pi fasil. Aparèy pouvwa yo pa ta dwe mete tou pre konpozan sansib epi yo ta dwe byen distans youn ak lòt.

Seleksyon substrate PCB:

Akòz konduktiviti tèmik ki ba li yo - ant {{0}}.2 ak 0.5 W/mK - FR-4 jeneralman pa apwopriye pou aplikasyon kote yon gwo kantite chalè bezwen gaye. Chalè ki ka akimile nan sikui ki gen gwo pouvwa a konsiderab, sa ki agrave pa lefèt ke sistèm sa yo souvan opere nan anviwònman piman bouk ak tanperati ekstrèm. Sèvi ak yon materyèl substrate altènatif ki gen pi wo konduktiviti tèmik ka yon pi bon chwa pase lè l sèvi avèk tradisyonèl FR-4.

    Materyèl seramik, pou egzanp, ofri avantaj enpòtan pou jesyon tèmik nan PCB gwo pouvwa. Anplis amelyore konduktiviti tèmik, materyèl sa yo ofri ekselan pwopriyete mekanik ki ede konpanse estrès ki akimile pandan sikilasyon tèmik repete. Anplis de sa, materyèl seramik gen pi ba pèt dyelèktrik opere nan frekans jiska 10 GHz. Pou pi wo frekans, li toujou posib pou patisipe pou materyèl ibrid (tankou PTFE), ki ofri pèt egalman ba ak yon rediksyon modès nan konduktiviti tèmik.

Pi wo konduktiviti tèmik nan yon materyèl, pi vit transfè chalè a. Li swiv ke metal tankou aliminyòm, anplis ke yo te pi lejè pase seramik, ofri yon solisyon ekselan pou transfere chalè lwen konpozan. Aliminyòm patikilyèman se yon kondiktè ekselan, gen durability ekselan, se resikle, epi li pa toksik. Mèsi a segondè konduktiviti tèmik yo, kouch metal yo ede byen vit transfere chalè nan tout tablo a. Gen kèk manifakti ki ofri tou PCB ki kouvri ak metal, kote tou de kouch ekstèn yo kouvri ak metal, tipikman aliminyòm oswa kwiv galvanised. Soti nan yon pwen de vi pri-pa-inite-pwa, aliminyòm se chwa ki pi bon, pandan y ap kwiv ofri pi wo konduktiviti tèmik. Aliminyòm se lajman ki itilize pou konstriksyon PCB ki sipòte gwo pouvwa dirije (yon egzanp yo montre nan Figi 2), nan ki li se tou patikilyèman itil pou kapasite li nan reflete limyè a lwen substra a.

   PCB metal yo, ke yo rele tou izolasyon substrats metal (IMS), yo ka laminated dirèkteman nan PCB a, sa ki lakòz yon tablo ak substra FR-4 ak nwayo metal ak teknoloji sèl-kouch ak doub-kouch ak routage kontwòl pwofondè, ki sèvi pou transfere chalè lwen konpozan abò yo ak nan zòn mwens kritik. Nan PCB IMS, se yon kouch mens nan kondiktif tèmik men elektrik izolasyon dyelèktrik laminated ant yon baz metal ak yon FOIL kwiv. Se papye kwiv la grave nan modèl sikwi vle a ak baz metal la absòbe chalè nan kous sa a atravè dielectric mens la.

Avantaj prensipal yo ofri nan PCB IMS yo se sa ki annapre yo:

1. Dissipation chalè siyifikativman pi wo pase estanda FR-4 constriksyon.

2. Dielectrics yo tipikman 5 × 10 × plis tèmik kondiktif pase vè epoksidik nòmal.

3. Transfè tèmik se eksponansyèlman pi efikas pase nan yon PCB konvansyonèl yo.

4. Anplis teknoloji ki ap dirije (siy ki eklere, ekspozisyon, ak ekleraj), tablo sikwi IMS yo lajman ki itilize nan endistri otomobil la (limyè, kontwòl motè, ak pouvwa volan), nan elektwonik pouvwa (DC ekipman pou pouvwa, varyateur, ak kontwòl motè) , nan switch, ak nan rle semi-conducteurs.