แฮ็กการออกแบบความร้อนของ PCB ร้อนแรงและหนักหน่วง

PCB under Thermal Imager

ต้องขอบคุณบริการผลิตแผงวงจรราคาไม่แพงที่เพิ่มขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ ผู้คนจำนวนมากที่อ่าน Hackaday เพิ่งจะได้เรียนรู้ศิลปะการออกแบบ PCBสำหรับผู้ที่ยังคงผลิต “Hello World” ที่เทียบเท่า FR4 ร่องรอยทั้งหมดกำลังไปถึงที่ที่ควรจะเป็น และนั่นก็เพียงพอแล้วแต่ในที่สุด งานออกแบบของคุณจะมีความทะเยอทะยานมากขึ้น และด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นนี้ ย่อมนำมาซึ่งการพิจารณาการออกแบบใหม่โดยธรรมชาติตัวอย่างเช่นจะป้องกันไม่ให้ PCB เผาไหม้ในแอพพลิเคชั่นที่มีกระแสไฟสูงได้อย่างไร?

นั่นเป็นคำถามที่ Mike Jouppi ต้องการช่วยตอบเมื่อเขาเป็นเจ้าภาพ Hack Chat เมื่อสัปดาห์ที่แล้วเป็นหัวข้อที่เขาจริงจังมากจนได้ก่อตั้งบริษัทชื่อ Thermal Management LLC ซึ่งอุทิศให้กับการช่วยเหลือวิศวกรในการออกแบบระบายความร้อนด้วย PCBนอกจากนี้ เขายังเป็นประธานในการพัฒนา IPC-2152 ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับการปรับขนาดแผงวงจรตามปริมาณกระแสไฟฟ้าที่บอร์ดต้องแบกรับนี่ไม่ใช่มาตรฐานแรกในการแก้ไขปัญหา แต่เป็นมาตรฐานที่ทันสมัยและครอบคลุมที่สุด

สำหรับนักออกแบบหลายคน เป็นเรื่องปกติสำหรับพวกเขาที่จะอ้างถึงข้อมูลย้อนหลังไปถึงปี 1950 ในบางกรณี เป็นเพียงความรอบคอบในการเพิ่มร่องรอยบ่อยครั้งสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับแนวคิดที่ไมค์กล่าวว่างานวิจัยของเขาพบว่าไม่ถูกต้อง เช่น สมมติว่าร่องรอยภายในของ PCB มีแนวโน้มที่จะร้อนกว่าร่องรอยภายนอกมาตรฐานใหม่นี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อช่วยให้นักออกแบบหลีกเลี่ยงหลุมพรางที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้ แม้ว่าเขาจะชี้ให้เห็นว่ายังคงเป็นการจำลองที่ไม่สมบูรณ์ของโลกแห่งความเป็นจริงจำเป็นต้องพิจารณาข้อมูลเพิ่มเติม เช่น การกำหนดค่าการติดตั้ง เพื่อให้เข้าใจลักษณะการระบายความร้อนของบอร์ดได้ดียิ่งขึ้น

แม้จะมีหัวข้อที่ซับซ้อนเช่นนี้ แต่ก็มีเคล็ดลับที่เกี่ยวข้องในวงกว้างที่ควรทราบวัสดุพิมพ์มักจะมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนต่ำเมื่อเทียบกับทองแดง ดังนั้นการใช้ระนาบทองแดงภายในสามารถช่วยนำความร้อนผ่านกระดานได้ Mike กล่าวเมื่อต้องรับมือกับชิ้นส่วน SMD ที่สร้างความร้อนได้มาก สามารถใช้ Vias เคลือบทองแดงขนาดใหญ่เพื่อสร้างเส้นทางระบายความร้อนแบบขนานได้

ในตอนท้ายของการสนทนา Thomas Shaddack มีความคิดที่น่าสนใจ: เนื่องจากความต้านทานของร่องรอยเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ สามารถใช้เพื่อกำหนดอุณหภูมิของการติดตาม PCB ภายในที่ยากต่อการวัดได้หรือไม่Mike กล่าวว่าแนวคิดนี้ฟังดูดี แต่ถ้าคุณต้องการได้ค่าที่อ่านได้อย่างแม่นยำ คุณจำเป็นต้องทราบความต้านทานเล็กน้อยของรอยที่คุณกำลังสอบเทียบสิ่งที่ควรคำนึงถึงในภายภาคหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณไม่มีกล้องถ่ายภาพความร้อนที่ให้คุณมองเข้าไปในชั้นในของ PCB ได้

แม้ว่าการแชทของแฮ็กเกอร์มักจะไม่เป็นทางการ แต่คราวนี้เราสังเกตเห็นปัญหาที่ฉุนเฉียวบางอย่างบางคนมีปัญหาเฉพาะเจาะจงมากและต้องการความช่วยเหลืออาจเป็นเรื่องยากที่จะแก้ไขรายละเอียดปลีกย่อยของปัญหาที่ซับซ้อนทั้งหมดในแชทสาธารณะ ดังนั้นในบางกรณี เราทราบดีว่าไมค์กำลังติดต่อโดยตรงกับผู้เข้าร่วมเพื่อให้เขาสามารถพูดคุยปัญหากับพวกเขาแบบตัวต่อตัว

แม้ว่าเราไม่สามารถรับประกันได้เสมอว่าคุณจะได้รับบริการที่เป็นส่วนตัว แต่เราคิดว่านี่เป็นข้อพิสูจน์ถึงโอกาสในการสร้างเครือข่ายที่ไม่เหมือนใครสำหรับผู้ที่เข้าร่วม Hack Chat และขอขอบคุณ Mike ที่ทุ่มเทอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าทุกคนตอบคำถาม ดีที่สุดที่เขาสามารถมีปัญหาได้

Hack Chat คือเซสชันการแชทออนไลน์รายสัปดาห์ที่โฮสต์โดยผู้เชี่ยวชาญชั้นนำจากทุกมุมของฟิลด์การแฮ็กฮาร์ดแวร์เป็นวิธีที่สนุกและไม่เป็นทางการในการติดต่อกับแฮ็กเกอร์ แต่ถ้าคุณทำไม่ได้ โพสต์ภาพรวมและการถอดเสียงที่โพสต์ใน Hackaday.io จะทำให้คุณไม่พลาด

ดังนั้น ฟิสิกส์ของทศวรรษ 1950 ยังคงมีผลบังคับใช้ แต่ถ้าคุณใช้ชั้นจำนวนมาก และฉีดทองแดงจำนวนมากเข้าไประหว่างนั้น ชั้นในอาจไม่เป็นฉนวนมากขึ้น


เวลาที่โพสต์: 22 เมษายน-2022