Superficie de PCB necesaria para enfriar un paquete SOIC-8 EP

Esta es en realidad una pregunta bastante profunda. Afortunadamente, existe una extensa capa de literatura sobre este tema. Básicamente estás en el camino correcto, pero, por alguna razón, no llegaste a los artículos correctos.

Sí, si la almohadilla está soldada, puede suponer que θCS es cero.

Con respecto a las vías, la resistencia térmica típica de una vía sobre una PCB FR4 de 1,6 mm es de 130 a 250 °C/W, según el apilamiento y el tamaño de la vía. Por lo tanto, necesitaría algunos de ellos para tener algún efecto. O puede hacer una vía de 2 mm de diámetro y llenarla con soldadura. Hay muchas calculadoras sobre este tema, busque en Google "Calculadora de resistencia térmica de vía".

Todos los detalles están perfectamente explicados con fórmulas y ejemplos prácticos en esta Nota de Aplicación AN-2020 .

Los resultados finales dependerán de los detalles de las condiciones ambientales, ya sea que la placa esté orientada vertical u horizontalmente, si hay obstáculos para el flujo de aire convectivo natural o puede haber alguna ventilación forzada alrededor. Una imagen térmica de la placa de circuito impreso será de gran ayuda para evaluar la condición térmica de la placa y, si es necesario, se deben realizar las correcciones de diseño.

Pero para una disipación de 1 W y una almohadilla térmica de 3x3 mm soldada a una PCB de 1,5 oz, no me preocuparía mucho, dado que TJ = 150 °C.

La lámina de cobre estándar --- 1 onza por pie cuadrado, 35 micras de espesor, 1,4 mil de grosor --- tiene una resistencia térmica de 70 grados centígrados desde un borde del cuadrado hasta el borde opuesto del cuadrado.

Por lo tanto, 0,1 "traza larga, de ancho 0,01", relación de aspecto de 10:1 y 10 cuadrados de lámina, tiene una resistencia térmica a lo largo de la traza de 10 * 70 = 700 grados centígrados por vatio.

Un disipador de calor como este tiene 70/8 = 9 grados centígrados por vatio

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Este es un buen recurso: HeatSinkCalculator
Tienen una funcionalidad limitada de uso gratuito.

También puede realizar análisis térmicos utilizando WebBench de TI.

Los fabricantes de LED tienen buena documentación sobre el diseño de PCB.
Cree: Optimización del rendimiento térmico de PCB

Con respecto a las vías térmicas, investigué mucho y el consenso fue usar orificios de 15 mil espaciados en centros de 35 mil y un máximo de 15 orificios. Y use 2 oz de cobre.

Encontré que el método de vía térmica es inadecuado. Lo que hice fue extender la almohadilla térmica en la capa superior de la PCB por un extremo del chip con una almohadilla más grande con un orificio para tornillo de 4/40 o 3 mm para montar un disipador térmico.

Mi opinión sobre este método era que la resistencia térmica sería más baja en la capa superior.

Otra cosa que hice fue usar un área de superficie de PCB de cobre desnudo cuando no era necesario un disipador de calor. Una almohadilla de cobre oxidado tiene una emisividad térmica mucho mayor.

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CONDUJO