Охлаждение микросхем: печатная плата и радиатор (часть 1)
реклама
Оглавление
Вступление
Есть много вещей, которые мешают жить, и ниже – об одной из них.
Впрочем, не надо о грустном. Какая, казалось бы, банальная вещь - перегрев мелких компонентов. Системная память в виде модулей DIMM или установленная на видеокартах, транзисторы преобразователей питания – всё это небольшого размера, но может отчаянно греться. Причем эмоции возникают у хозяина устройства, самим же компонентам безразлично – сгорят и всё, они-то создания бездушные.
Существует множество факторов, влияющих на температуру подобных компонентов, среди наиболее существенных: мощность тепловыделения компонента, топология корпуса, влияние печатной платы, установка дополнительного радиатора и искусственный приток воздуха.
Как правило, в случае обнаружения чего-то очень уж горячего следует рекомендация улучшить отвод тепла дополнительным радиатором и принудительным обдувом. Совет верный, но где разумная грань между этими действиями? Не всегда возможна установка ‘огромного’ радиатора, да и дополнительный вентилятор не уменьшает уровень шума в системном блоке.
реклама
Виды упаковок
Перед тестированием полезно посмотреть, как это устроено, пройтись по различным видам упаковки полупроводниковых кристаллов. Впрочем, особо широкий ассортимент не интересен, поскольку речь пойдет о таких компонентах, которые встречаются в конструкциях и выделяют большую тепловую мощность.
Однако, вид соединения кристалл–выводы важен для анализа, потому вкратце о многом:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Chip Scale Packages |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
BGA
BGA – корпус с шариковыми выводами, остальное скрыто корпусом. Но если посмотреть вглубь, то различия заметны. Первый вариант упаковки традиционен, полупроводниковый кристалл соединяется с платой с помощью проводников:
Или, другой ракурс:
реклама
Проводники соединяют полупроводниковый кристалл с подложкой, далее соединения подключаются к площадкам шариковых выводов.
Существует альтернативный вариант:
С другого ракурса:
Полупроводниковый кристалл монтируется прямо на подложку без каких-либо проводов.
Встречаются оба варианта монтирования кристалла, причем первый чаще всего в больших корпусах, второй в маленьких. Последний и применяется в современных процессорах. Скажу немного о внешнем проявлении типа упаковки по размещению шариков и толщине корпуса. Первый вариант подразумевает разделение выводов на центральную группу и периметр, с довольно толстой крышкой. Второй представляет собой его противоположность: компактные выводы и тонкая верхняя крышка. А в микросхемах памяти может применяться еще одна разновидность:
По методу соединения сигнальных цепей это 'проводное' подключение, а по способу передачи питающих и земляных соединений – или 'проводное' или 'беспроводной', второй вариант.
LQFP, SO, TSOP
Более старый тип корпуса, в качестве выводов дискретные проводники. Внешне это выглядит следующим образом - SOIC 8:
Встречается его уменьшенная редакция, msop8.
реклама
Вариации TSOP, TSSOP, SSOP и подобные опустим за очевидностью – все упаковки отличаются от SOIC только шагом выводов и размерами корпуса.
LQFP (PQFP, TQFP)
В данном семействе меняется только толщина корпуса. Но это 'внешне'. Сменим ракурс и посмотрим внутрь.
Тепло через выводы отводиться не может, проводники от полупроводниковой пластины очень тонкие. Однако не все микросхемы в корпусах с подобным названием получают именно такой вид соединения с выводами. Прогресс не стоит на месте, существует более плотная упаковка.
QFN
Внешний вид очень даже современный, никаких проволочных выводов. Хотя в самом названии есть на это явное указание. **N – безвыводной вариант, **P – с выводами.
Однако давайте посмотрим с другой точки зрения.
Микросхема еще не полностью упакована, не сформирована верхняя крышка. Но так лучше видны особенности корпуса. Как говорится, комментарии излишни.
Выше была обычная микросхема, но бывают и специальные сборки силовых компонентов в упаковке QFN. Например, drMOS.
Транзисторы хорошо отдают тепло через дно корпуса, а с верхом всё обыденно и грустно.
D2PAK
Этот корпус образовался из самого распространенного корпуса для мощных транзисторов, TO-220.
Достаточно укоротить металлическую пластину, немного отформовать выводы и получится вариант для поверхностного монтажа. Дело не в эстетике, так проще технологически, а значит - дешевле. Для очистки совести, надо бы уточнить – кроме D2PAK существует TO-262, который получил укороченную теплоотводящую пластину подобно D2PAK и прямые выводы как у TO-220.
реклама
Страницы материала
Теги
Лента материалов раздела
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Комментарии Правила