Cur Chuige maidir le Bainistiú Teirmeach PCBanna Ardchumhachta

   Tugann dearthóirí aghaidh ar shaincheisteanna casta I gcomhlíonadh na gceanglas cumhachta, lena n-áirítear bainistíocht éifeachtach teirmeach, ag tosú le dearadh PCB.

     Tá an earnáil chumhachta-leictreonach ar fad, lena n-áirítear feidhmchláir RF agus córais a bhaineann le comharthaí ardluais, ag forbairt i dtreo réitigh a thairgeann feidhmiúlachtaí atá ag éirí níos casta i spásanna atá ag éirí níos lú. Tá dúshláin ag éirí níos déine roimh dhearthóirí chun freastal ar mhéid an chórais, ar mheáchan, agus ar riachtanais chumhachta, lena n-áirítear bainistíocht teirmeach éifeachtach, ag tosú le dearadh an bhoird chiorcaid phriontáilte.

  Is féidir le feistí cumhachta gníomhacha ard-chomhtháthaithe-dlúis, amhail trasraitheoirí MOSFET, méid suntasach teasa a scaipeadh agus mar sin teastaíonn uathu PCBanna atá in ann teas a aistriú ó na comhpháirteanna is teo go dtí plánaí talún nó dromchlaí teas-dhraonta, ag oibriú chomh héifeachtach agus is féidir. Tá strus teirmeach ar cheann de na príomhchúiseanna le mífheidhmiú feistí cumhachta, toisc go n-eascraíonn sé díghrádú feidhmíochta nó fiú mífheidhmiú nó teip ar an gcóras. Is iad an fás tapa ar dhlús cumhachta feistí agus an méadú leanúnach ar mhinicíochtaí na príomhchúiseanna a chuireann le téamh iomarcach comhpháirteanna leictreonacha. Ní leor ann féin an úsáid leathsheoltóirí atá ag éirí níos forleithne le caillteanais chumhachta laghdaithe agus seoltacht theirmeach níos fearr, mar ábhair leathanbhanda, chun deireadh a chur leis an ngá atá le bainistíocht theirmeach éifeachtach.

    Baineann feistí cumhachta reatha sileacain amach teocht acomhal idir thart ar 125˚C agus 200˚C. Mar sin féin, b'fhearr i gcónaí an gléas a oibriú faoi bhun na teorann seo, mar go dtiocfadh díghrádú tapa ar an gcéanna agus laghdú ar a shaolré iarmharach. Go deimhin, meastar gur féidir le méadú 20˚C ar an teocht oibriúcháin, de bharr bainistíocht teirmeach míchuí, saol iarmharach na gcomhpháirteanna a laghdú suas le 50 faoin gcéad.

Cur chuige leagan amach:

  Is é an cur chuige maidir le bainistíocht theirmeach a leantar go coitianta i go leor tionscadal ná foshraitheanna a úsáid le leibhéal caighdeánach lasair-retardant 4 (FR-4), ábhar atá saor agus inoibrithe go héasca, ag díriú ar leas iomlán a bhaint teirmeach ar leagan amach an chiorcaid.

Baineann na príomhbhearta a glacadh le dromchlaí copair breise a sholáthar, rianta le tiús níos mó a úsáid, agus trí theirmeach a chur isteach faoi na comhpháirteanna a ghineann an méid teasa is mó. Is éard atá i gceist le teicníocht níos ionsaithí, atá in ann méid níos mó teasa a scaipeadh, ná fíorbhloic chopair a chur isteach sa PCB nó a chur i bhfeidhm ar na sraitheanna is forimeallaí, go hiondúil i gcruth mona (mar sin an t-ainm "boinn chopair"). Déantar na boinn chopair a phróiseáil ar leithligh agus ansin sádráiltear nó ceangailte go díreach leis an PCB, nó is féidir iad a chur isteach sna sraitheanna istigh agus ceangailte leis na sraitheanna seachtracha trí vias teirmeach. Taispeánann Figiúr 1 PCB ina bhfuil cuas speisialta déanta chun bonn copair a choinneáil.

  Tá comhéifeacht seoltachta teirmeach de 380 W/mK ag copar, i gcomparáid le 225 W/mK d’alúmanam agus go 0.3 W/mK do FR-4. Is miotail réasúnta saor é copar agus úsáidtear go forleathan cheana féin i ndéantúsaíocht PCB; mar sin, is é an rogha iontach é chun monaí copair, vias teirmeacha, agus plánaí talún a dhéanamh, gach réiteach atá in ann diomailt teasa a fheabhsú.

   Is fachtóir ríthábhachtach é suíomh ceart na gcomhpháirteanna gníomhacha ar an mbord chun cosc ​​​​a chur ar fhoirmiú spotaí te, rud a chinntíonn go ndéantar an teas a dháileadh chomh cothrom agus is féidir ar feadh an bhoird ar fad. Maidir leis seo, ba cheart na comhpháirteanna gníomhacha a dháileadh in aon ord ar leith timpeall an PCB chun cruthú spotaí te i limistéar ar leith a sheachaint. Mar sin féin, is fearr a sheachaint comhpháirteanna gníomhacha a ghineann méid suntasach teasa in aice le himill an bhoird. Os a choinne sin, ba chóir iad a shuíomh chomh gar agus is féidir do lár an bhoird, ar mhaithe le dáileadh cothrom teasa. Má tá gléas ard-chumhachta suite in aice le imeall an bhoird, déanfaidh sé teas a thógáil ar an imeall, ag méadú an teocht áitiúil. Más rud é, ar an láimh eile, go gcuirtear in aice le lár an bhoird é, scaipfidh an teas ar an dromchla i ngach treo, ag laghdú an teocht agus ag scaipeadh an teasa níos éasca. Níor cheart feistí cumhachta a chur gar do chomhpháirteanna íogaire agus ba cheart iad a spásáil i gceart óna chéile.

Roghnú tsubstráit PCB:

Mar gheall ar a seoltacht theirmeach íseal — idir {{{0}}.2 agus 0.5 W/mK — ní bhíonn FR-4 oiriúnach go ginearálta d’fheidhmchláir ina bhfuil gá le méid mór teasa a scaipeadh. Is mór an teas is féidir a bhailiú i gciorcaid ardchumhachta, rud is measa mar gheall ar an bhfíric go n-oibríonn na córais seo go minic i dtimpeallachtaí crua agus teochtaí foircneacha. D’fhéadfadh sé gur rogha níos fearr ábhar substráit eile a úsáid a bhfuil seoltacht teirmeach níos airde aige ná an FR-4 traidisiúnta a úsáid.

    Mar shampla, cuireann ábhair ceirmeacha buntáistí suntasacha ar fáil do bhainistiú teirmeach PCBanna ardchumhachta. Chomh maith le seoltacht theirmeach feabhsaithe, tairgeann na hábhair seo airíonna meicniúla den scoth a chabhraíonn leis an strus a charntar le linn timthriall teirmeach arís agus arís eile a chúiteamh. Ina theannta sin, tá caillteanais tréleictreach níos ísle ag baint le hábhair ceirmeacha ag feidhmiú ag minicíochtaí suas le 10 GHz. I gcás minicíochtaí níos airde, is féidir ábhair hibrideacha a roghnú i gcónaí (amhail PTFE), a thairgeann caillteanais chomh híseal le laghdú beag ar sheoltacht theirmeach.

Dá airde seoltacht theirmeach ábhair, is amhlaidh is tapúla an t-aistriú teasa. Leanann sé go dtugann miotail ar nós alúmanam, chomh maith le bheith níos éadroime ná criadóireacht, réiteach iontach chun teas a aistriú ó chomhpháirteanna. Is seoltóir den scoth é alúmanam go háirithe, tá marthanacht den scoth aige, is féidir é a athchúrsáil, agus tá sé neamh-tocsaineach. A bhuíochas dá seoltacht teirmeach ard, cabhraíonn na sraitheanna miotail le teas a aistriú go tapa ar fud an bhoird. Cuireann roinnt déantúsóirí PCBanna cumhdaithe miotail ar fáil freisin, ina bhfuil an dá shraith seachtrach clúdaithe le miotail, de ghnáth alúmanam nó copar ghalbhánuithe. Ó thaobh costais in aghaidh an aonaid de, is é alúmanam an rogha is fearr, agus cuireann copar seoltacht teirmeach níos airde ar fáil. Úsáidtear alúmanam go forleathan le haghaidh tógáil PCBanna a thacaíonn le soilse ard-chumhachta (léirítear sampla i bhFíor 2), ina bhfuil sé úsáideach go háirithe freisin as a chumas an solas a léiriú ar shiúl ón tsubstráit.

   Is féidir PCBanna miotail, ar a dtugtar freisin foshraitheanna miotail inslithe (IMS), a lannú go díreach isteach sa PCB, agus mar thoradh air sin tá bord le foshraitheanna FR-4 agus croí miotail le teicneolaíocht aonchiseal agus ciseal dúbailte le ródú rialaithe doimhneachta, a fheidhmíonn chun teas a aistriú ó chomhpháirteanna ar bord agus chuig réimsí nach bhfuil chomh criticiúil. I PCBanna IMS, tá sraith tanaí de thréleictreach seoltach go teirmeach ach atá inslithe go leictreach lannaithe idir bonn miotail agus scragall copair. Tá an scragall copair eitseáilte isteach sa phatrún ciorcad atá ag teastáil agus ionsúnn an bonn miotail teas ón gciorcad seo tríd an tréleictreach tanaí.

Is iad seo a leanas na príomhbhuntáistí a thairgeann PCBanna IMS:

1. Tá diomailt teasa i bhfad níos airde ná an caighdeán FR-4 cotreoracha.

2. Is gnách go mbíonn na tréleictreach 5 × go 10 × níos seoltaí go teirmeach ná an gnáth ghloine eapocsa.

3. Tá aistriú teirmeach níos éifeachtaí go heaspónantúil ná mar atá i PCB traidisiúnta.

4. Chomh maith le teicneolaíocht LED (comharthaí soilsithe, taispeántais, agus soilsiú), úsáidtear cláir chiorcaid IMS go forleathan i dtionscal na ngluaisteán (ceannsoilse, rialú inneall, agus stiúradh cumhachta), i leictreonaic cumhachta (soláthar cumhachta DC, inverters, agus rialú inneall) , i lasca, agus i athsheachadáin leathsheoltóra.