¿Cómo funciona la disipación de energía para los componentes de montaje en superficie?

Los componentes SMT generalmente se sumergen en calor en un plano de cobre o se vierten cobre en la PCB. Los planos de tierra y energía suelen ser los vertidos de cobre más grandes, por lo que es bueno poder disipar el calor hacia ellos. Pero eso no siempre es posible, y es necesario crear vertidos de cobre adicionales.

En algunos casos, ciertos pines son mejores para disipar el calor que otros. Por ejemplo, en este MOSFET de potencia, los pasadores de drenaje proporcionan disipación de calor. Hasta donde yo sé, todos los MOSFET en SOIC están dispuestos de esa manera.

(fuente Fig.5 en la nota de aplicación )

Eléctricamente, el drenaje generalmente no está conectado a la alimentación oa tierra, y se debe crear un vertido de cobre separado para disipar el calor.

El área del vertido de cobre establece la resistencia térmica entre el exterior del componente y el aire ambiente. Se pueden encontrar algunos datos sobre el disipador de calor de PCB en la hoja de datos de LM317, páginas 15-17

Aquí está mi propio ejemplo de disipador de calor de PCB. Un regulador de voltaje 7805 en TO-252 (U4) se hunde por calor en una PCB de 2 capas. Afortunadamente, la almohadilla térmica del 7805 está conectada a tierra. Entonces, puedo usar los vertidos de cobre molido para disipar el calor.

La capa superior

Capa inferior

El manual para la placa de evaluación del controlador SMPS es otra fuente de pautas de diseño. (No solo la gestión térmica. Los SMPS pueden ser sensibles al diseño).

Otras lecturas

Nota de aplicación de Fairchild (ahora parte de On Semiconductor) Técnicas de mejora de potencia máxima para MOSFET de potencia SO-8
Nota de aplicación de TI Métricas térmicas de paquetes de circuitos integrados y semiconductores

En general, el calor suele salir del marco de conexiones, ya sea a través de una almohadilla térmica en la parte inferior del paquete oa través de las conexiones. La resistencia térmica puede variar enormemente de un tipo de pieza a otra, incluso para componentes nominalmente similares, debido a las diferencias en la construcción y los materiales utilizados en el marco conductor.

En el caso de su parte IRF, la hoja de datos muestra el$\theta_{JA}$como 50°C/W bajo condiciones especificadas.

Sin embargo, la nota que esperaríamos encontrar en la página 8 de la hoja de datos no está ahí, así que no lo sabemos. Otra parte similar dice (la referencia es a la nota 4 en ese caso, IRF7401)

De acuerdo, para averiguar qué obtendrá realmente cuando su situación difiera de la típica... consulte información como esta nota de aplicación IRF AN-994 .

Eso se basa en un diseño de placa estándar con cobre de 2 onzas de la siguiente manera:

Consulte la nota de aplicación para obtener más información.

El cobre de 2 onzas es relativamente grueso, pero también puede haber situaciones en las que la pieza esté en una placa de 4 capas con vías térmicas que conducen el calor a los planos internos, o incluso usar una placa con núcleo de aluminio. Con dispositivos SMD que, y el paquete, pueden marcar una diferencia de orden de magnitud en la capacidad de disipar el calor, especialmente con paquetes pequeños como SC-70.

Aunque los principios no cambian, es de vital importancia usar los parámetros exactos del fabricante y el tipo de paquete que realmente está usando, porque las variaciones pueden ser bastante grandes (por ejemplo, de un Kovar a un marco de plomo de cobre).