Wifiworldrecord.com – Ada cara-cara efisien untuk mengurus temperatur tinggi semikonduktor diskrit sekarang ini dalam Desain Anda. Teknik replikasi penting untuk menghitung berapa baik tiap pendekatan bekerja.

Tidaklah heran bila temperatur chip semikonduktor condong naik. Panas itu bisa mengakibatkan permasalahan kronis dengan fungsionalitas dan performa. Misalkan, Gambar 1 mengilustrasikan bertambahnya keperluan paket penempatan di atas yang memperlihatkan performa termal yang maksimal.

Ada beragam pendekatan Desain termal yang memberikan dukungan pembuangan panas, tapi yang mana paling sukses?

Ada banyak pemicu dibalik kecondongan kenaikan temperatur pada Perangkat semikonduktor diskrit. Satu diantaranya ialah menyusutnya pembuangan panas sendiri karena pengurangan ukuran electronic. Pemicu yang lain ialah kenaikan temperatur operasionalisasi ambien yang mengikuti rakitan papan kepadatan tinggi. Disamping itu, pembangkitan panas termal sudah bertambah bersamaan dengan usaha untuk capai operasi dengan kecepatan lebih tinggi.

Merancang Penanggulangan untuk Kurangi Permasalahan Panas

Merancang Penanggulangan untuk Kurangi Permasalahan Panas
Merancang Penanggulangan untuk Kurangi Permasalahan Panas

Ada cara-cara untuk kurangi permasalahan suhu. Misalkan, PCB multi-lapisan akan mempengaruhi Desain termal Perangkat electronic karena mayoritas panas yang dibuat akan ditebarkan oleh konduksi termal ke atas atas dan bawah dan susunan intern PCB. Menambahkan jumlah susunan ialah langkah yang bisa dibuktikan untuk tingkatkan disipasi daya. Tetapi, ini khususnya efisien saat 4 sampai 8 susunan dipakai dan akan berpengaruh pada ongkos.

Heatsink yang terpasang langsung pada PCB sebagai salah satunya langkah untuk hilangkan panas yang dibuat oleh elemen pada papan PCB. Tetapi, jumlah disipasi terkait langsung sama ukuran emisivitas heatsink dan heatsink.

Walau tingkatkan ukuran heatsink nampaknya sebagai pendekatan yang paling efisien untuk buang panas, tetapi harus disertai dengan batas ongkos dan ukuran. Beberapa langkah yang diambil untuk tingkatkan emisivitas heatsink, seperti perawatan permukaan dengan aluminium anodized, cukup efisien tapi satu kali lagi terbatasi oleh ongkos.

Lapisan Papan Tembaga, TIM dan Vias

Memakai susunan tapak jejak tembaga secara berarti tingkatkan konduktivitas termal papan itu sendiri. Seterusnya, tingkatkan ketebalan tapak jejak tembaga makin tingkatkan luas permukaan darimanakah panas bisa ditiadakan secara efisien, hingga tingkatkan konduktivitas termal papan secara kesemuaan.

Masalah termal khususnya kelihatan saat beberapa Perangkat pemroduksi panas diatur pada sebuah baris. Bila Perangkat terlampau bersisihan, pembangkitan panas lebih bermasalah. Dan sementara jarak Perangkat lebih jauh akan menolong, ada jarak di mana tidak ada keuntungan yang dapat diraih. Factor yang lain ialah TIM (Material Intervensi Termal. Pemakaian TIM yang lebih tipis akan menolong pembuangan yang lebih efisien tapi lebih susah untuk dimaksimalkan bila mengikutsertakan api kecil.

Vias ialah lubang di PCB untuk membikin jaringan listrik di antara susunan papan circuit tercetak. Vias pas di bawah frame pembuangan cukup efisien untuk hilangkan panas. Dalam pada itu, vias periferal, walau tidak seefisien, bekerja yang baik dalam menahan konduksi panas ke tempat sekelilingnya.

Mensimulasikan Dampak dari Berbagai Pendekatan

Mensimulasikan Dampak dari Berbagai Pendekatan
Mensimulasikan Dampak dari Berbagai Pendekatan

Tidak seluruhnya sistem yang diterangkan di atas mempunyai kekuatan yang serupa untuk menangani permasalahan pembangkitan panas, dan keefektifannya bisa bervariatif secara berarti bergantung pada keadaan desain. Karenanya, Toshiba lakukan replikasi untuk menilai berapa baik masing-masing pendekatan Desain termal bekerja dan patokan apa yang memberi hasil terbaik.

Perincian selanjutnya mengenai mode dan detail replikasi bisa diketemukan di catatan program Perangkat Semikonduktor Diskrit Panduan dan Panduan untuk Desain Termal ̶ Sisi 2. Lihat jika salah satunya faedah terkuat dari replikasi ini ialah peluang untuk memakai mode dan keadaan yang mustahil diraih dengan pengukur fisik.

Mode Perangkat untuk penilaian Desain termal ini diperlihatkan pada Gambar 2 di bawah dan memakai pengepakan chip Toshiba SOP Advance, TSON Advance, dan DSOP Advance.

PCB dimodelkan sebagai persegi 2 inch, dan cuma penahan solder pada bagian belakang yang dimodelkan. Penahan solder yang berada di segi depan disimulasikan dengan tingkatkan emisivitas bahan papan (misalkan kaca epoksi FR4). Pendekatan ini diputuskan secara vital untuk kurangi kerapatan jala permukaan sekalian menjaga dampak yang serupa seperti penahan solder.

Ketebalan PCB ini kurang lebih 1,6 mm, berdasar PCB yang umum dipakai. PCB standard yang dipakai dalam replikasi dimodelkan dengan 4 susunan, tembaga dipakai untuk bahan tapak jejak, dan semua ketebalan tapak jejak tembaga ditata ke 70 μm untuk penilaian.

Pemodelan Vias dan Heatsink

Vias dimodelkan sebagai lubang menembus termal, memiliki ukuran 0,25 mm persegi, dan ditaruh pada aliran pembuangan yang berperan sebagai lajur termal khusus dalam paket. Vias ditaruh pada tapak jejak tembaga pas di bawah dimodelkan sebagai vias dalam; beberapa orang disekitaran tepian berperan sebagai vias luar. Heatsink dengan wujud yang serupa dan dimodelkan memakai kuboid dipakai untuk semuanya replikasi terkecuali saat patokanisasi.

Untuk mode intervensi termal, tiga contoh Perangkat ditaruh pada tapak jejak aliran umum dan memakai PCB sama ukuran yang serupa dengan replikasi Perangkat tunggal yang diterangkan sebelumnya.

Untuk semuanya mode, nilai property fisik yang serupa dipakai untuk TIM, dan cuma tebalnya yang tembus. Dampak TIM dipelajari dengan meletakkannya (1) di antara tapak jejak tembaga dan Perangkat dan (2) di antara tapak jejak heatsink dan tembaga.

Hasil Simulasi

Hasil Simulasi
Hasil Simulasi

Sama seperti yang diperlihatkan pada Gambar 3, ketepatan replikasi diketemukan ada dalam range yang bisa diterima ±5%.

PCB Lapisan Ganda

PCB Lapisan Ganda
PCB Lapisan Ganda

Dampak dari multi-layer PCB digambarkan pada Gambar 4. Hasil replikasi memperlihatkan jika temperatur chip menyusut sejumlah 7% saat jumlah susunan PCB dipertingkat dari 4 jadi 8. Permasalahan khusus berada pada kenaikan ongkos.

Ketebalan Papan PCB

Tingkatkan ketebalan tapak jejak dari 70 μm jadi 105 μm kurangi temperatur chip sejumlah 6%.

Ukuran Heatsink

Untuk Desain tanpa heatsink, menambah heatsink dengan tinggi 1 cm turunkan temperatur chip sejumlah 12%. Saat heatsink dengan tinggi 2 cm dimodelkan, ini hasilkan pengurangan temperatur papan sejumlah 19%. Pendekatan khusus ini  lebih efisien dibanding cuma tergantung pada PCB untuk hilangkan panas.

Emisivitas Heatsink

Emisivitas heatsink bisa dipertingkat dari 0,04 jadi 0,8 dengan perlakukan permukaan atasnya dengan aluminium anodized. Saat heatsink semacam itu diaplikasikan, itu turunkan temperatur chip sejumlah 12%. Walau benar-benar efisien, perawatan permukaan ini bisa berpengaruh berarti pada ongkos.

Masalah Termal

Untuk tiga Perangkat beruntun, jarak 3 mm mengakibatkan kenaikan temperatur chip sejumlah 3%; tetapi, tidak ada kenaikan temperatur saat diaplikasikan jarak 12 mm.

TIM

Untuk tempat permukaan yang kecil, faedah bisa didapat dari pemakaian TIM yang lebih tipis; ini tidak betul, bagaimana juga, saat tempat permukaan yang semakin besar turut serta.

Vias Hanya Di Bawah Frame Pembuangan

Tempatkan vias pas di bawah frame pembuangan bisa dibuktikan cukup efisien bila dibanding dengan PCB tanpa via. Pengurangan temperatur chip sebesar 9% diraih saat tiga vias dipertambah, dan tambahan lima vias hasilkan pengurangan temperatur sejumlah 12%.

Periferal Vias

Bila dibanding dengan PCB tanpa lewat, menambah enam vias mengakibatkan pengurangan temperatur chip sejumlah 7%, sementara sepuluh vias hasilkan pengurangan temperatur sejumlah 10%. Perlu dicatat, bagaimana juga, jika vias periferal kurang efisien dibanding vias yang ditaruh pas di bawah frame aliran pembuangan. Di lain sisi, vias perifer mempunyai faedah yang baik sekali untuk pemakaiannya: bisa menahan konduksi panas ke tempat sekelilingnya.

Solusi Semikonduktor Toshiba

Tidak seluruhnya paket dudukan permukaan dibikin sama di dalam hal Desain dan performa termal, tersebut penyebabnya Toshiba dengan aktif memburu peningkatan jalan keluar yang memberi performa termal unggul dalam paketannya, terhitung paket MOSFET, paket SOP Advance, dan TO- 247 paket yang dipakai dalam replikasi.

Toshiba mempunyai elemen semikonduktor dengan paket canggih yang menerapkan sistem yang sudah bisa dibuktikan yang barusan diulas. Dan Toshiba bisa lakukan replikasi termal yang disederhanakan untuk menolong Anda lebih pahami distribusi temperatur Desain Anda dan mendapati sistem efisien untuk meminimalisir suhu. Kontak mereka untuk pelajari selanjutnya mengenai bagaimana Toshiba bisa menolong Anda menangani permasalahan termal pada Desain Anda.

WeCreativez WhatsApp Support
Our customer support team is here to answer your questions. Ask us anything!
👋 Hi, how can I help?