Bề mặt PCB cần thiết để làm mát gói SOIC-8 EP

Tôi đã có một phần trong gói SOIC-8 EP. "EP" chỉ ra rằng nó là một gói có miếng lót tiếp xúc có thể truyền nhiệt sang PCB. Tôi muốn hiểu rõ hơn về bề mặt pcb tôi cần để làm mát bộ phận ở các mức tiêu thụ năng lượng khác nhau. Hãy nói 1 watt 1/2 watt và 0,1 watt.

Tôi đã đọc một số trang trắng. Về cơ bản họ nói:

PD = (TJ - TA) / θJA

Trong đó θJA = theta ja (đường giao nhau với môi trường xung quanh) trong C / W TJ = xếp hạng nhiệt độ đường giao nhau trong C TA = nhiệt độ môi trường trong C PD = công suất tiêu tán theo watt

JA có thể được chia thành ba phần cộng lại:

JA = θJC + θCS + θSA

Trong đó: θJC = theta JC (đường giao nhau)

Bảng dữ liệu của phần này cho tôi biết: JC = 10 ° C / W TJ = 150 ° C

Tôi có thể nghĩ về nhiệt độ môi trường xung quanh cho phép 22 ° C

Nhưng sau đó tôi vẫn còn thiếu những điều sau đây: θCS và θSA. Tôi có thể tưởng tượng rằng θCS là không đáng kể, điều này có đúng không? θSA Tôi cảm thấy khó khăn Tôi dự định sử dụng thông qua để truyền nhiệt sang phía bên kia của PCB nhưng tôi không thể tìm thấy bất kỳ dữ liệu nào cho tôi biết tôi có thể sử dụng số nào cho θSA. Tôi cũng thấy khó khăn khi tìm ra nếu tôi cần PCB 35um (1oz) hoặc 70um (2oz).

Đây thực sự là một câu hỏi khá sâu sắc. May mắn thay, có một lớp văn học rộng lớn về chủ đề này. Về cơ bản, bạn đang đi đúng hướng, nhưng, vì một số lý do, đã không đến đúng bài viết.

Có, nếu phần đệm được hàn xuống, bạn có thể giả sử θCS là 0.

Đối với vias, độ bền nhiệt thông thường của thông qua PCB FR4 1.6mm là 130 đến 250 ° C / W, tùy thuộc vào chồng lên và thông qua kích thước. Vì vậy, bạn sẽ cần một vài trong số họ để có bất kỳ hiệu ứng. Hoặc bạn có thể tạo một đường kính 2 mm thông qua, và lấp đầy nó bằng vật hàn. Có rất nhiều máy tính về chủ đề này, Google cho "Độ bền nhiệt của máy tính".

Tất cả các chi tiết được giải thích hoàn hảo với các công thức và ví dụ thực tế trong Ứng dụng này Lưu ý AN-2020 .

Kết quả cuối cùng sẽ phụ thuộc vào chi tiết về điều kiện môi trường xung quanh, cho dù tấm ván được định hướng theo chiều dọc hay chiều ngang, có những trở ngại đối với luồng không khí đối lưu tự nhiên, hoặc có thể có một số thông gió cưỡng bức xung quanh. Một hình ảnh nhiệt của PCB sẽ giúp rất nhiều để đánh giá tình trạng nhiệt của bo mạch, và, nếu cần, nên thực hiện chỉnh sửa thiết kế.

Nhưng đối với công suất tiêu tán 1W và miếng đệm nhiệt 3x3mm được hàn thành 1,5 oz PCB, tôi sẽ không lo lắng nhiều, với TJ = 150 ° C.

Lá đồng tiêu chuẩn --- 1 ounce mỗi foot vuông, dày 35 micron, dày 1,4 triệu --- có khả năng chịu nhiệt 70 độ C từ một cạnh của hình vuông đến cạnh đối diện của hình vuông.

Do đó, dấu vết dài 0,1 ", chiều rộng 0,01", tỷ lệ khung hình 10: 1 và 10 ô vuông, có khả năng chịu nhiệt dọc theo vết 10 * 70 = 700 độ C mỗi watt.

Một thiết bị phân tán nhiệt như thế này có 70/8 = 9 độ C mỗi watt

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Đây là một tài nguyên tốt: HeatSinkCalculator
Họ có chức năng sử dụng miễn phí hạn chế.

Ngoài ra, bạn có thể thực hiện phân tích nhiệt bằng WebBench của TI.

Các nhà sản xuất LED có một số tài liệu tốt về thiết kế PCB.
Cree: Tối ưu hóa hiệu suất nhiệt PCB

Về vias nhiệt tôi đã thực hiện rất nhiều nghiên cứu và sự đồng thuận là sử dụng 15 triệu lỗ cách nhau trên các trung tâm 35 triệu và tối đa là 15 lỗ. Và sử dụng 2 oz đồng.

Tôi tìm thấy nhiệt thông qua phương pháp là không đủ. Những gì tôi đã làm là mở rộng miếng đệm nhiệt trên lớp trên cùng PCB ra một đầu của con chip bằng một miếng lớn hơn với lỗ vít 4/40 hoặc 3 mm để gắn tản nhiệt.

Suy nghĩ của tôi về phương pháp này là điện trở nhiệt sẽ thấp nhất ở lớp trên cùng.

Một điều khác tôi đã làm là sử dụng diện tích bề mặt PCB bằng đồng trần khi không cần tản nhiệt. Một miếng đồng bị oxy hóa có độ phát xạ nhiệt cao hơn nhiều.

Đèn LED