Взлом теплового дизайна печатной платы становится горячим и тяжелым

Благодаря относительно недавнему появлению доступных услуг по производству плат, многие из людей, читающих Hackaday, только сейчас изучают основы проектирования печатных плат. Для тех, кто все еще создает эквивалент «Hello World» для FR4, достаточно того, что все следы идут туда, куда они должны. Но со временем ваши проекты станут более амбициозными, и с этой дополнительной сложностью, естественно, появятся новые дизайнерские соображения. Например, как предотвратить самовоспламенение печатной платы в приложениях с высоким током?

Именно на этот вопрос Майк Джуппи надеялся ответить, когда на прошлой неделе вел Hack Chat. К этой теме он относится очень серьезно, настолько серьезно, что даже основал компанию Thermal Management LLC, призванную помогать инженерам решать проблемы теплового проектирования печатных плат. Он также возглавлял разработку IPC-2152, стандарта для правильного определения размеров дорожек платы в зависимости от того, какой ток они должны пропускать. Это не первый стандарт, затрагивающий эту проблему, но он, безусловно, самый современный и всеобъемлющий.

Многие дизайнеры, которые могут ссылаться на данные, которые в некоторых случаях относятся к 1950-м годам, часто из предосторожности просто завышают размеры своих следов. Часто это основано на концепциях, которые, по словам Майка, в его исследованиях оказались неточными, например, на предположении, что внутренние дорожки печатной платы имеют тенденцию нагреваться сильнее, чем внешние. Новый стандарт призван помочь дизайнерам избежать этих потенциальных ловушек, хотя он отмечает, что это все еще несовершенный аналог для реального мира; Чтобы получить лучшее представление о тепловых свойствах платы, необходимо принять во внимание дополнительные данные, такие как конфигурация монтажа.

Даже если речь идет о такой сложной теме, есть несколько советов, которые достаточно широко применимы, чтобы их следует иметь в виду. Майк говорит, что тепловые свойства подложки всегда будут хуже, чем у меди, поэтому использование внутренних медных пластин может помочь проводить тепло через плату. При работе с деталями SMD, которые выделяют много тепла, можно использовать большие медные переходные отверстия для создания параллельного теплового пути.

Ближе к концу беседы Томас Шаддак высказал интересную идею: поскольку сопротивление дорожки увеличивается по мере ее нагревания, можно ли это использовать для определения температуры внутренних дорожек печатной платы, которую в противном случае было бы трудно измерить? Майк говорит, что концепция верна, хотя, если вы хотите получить точные показания, вам нужно знать номинальное сопротивление проводника для калибровки. Конечно, стоит иметь это в виду на будущее, особенно если у вас нет тепловизионной камеры, которая позволила бы заглянуть во внутренние слои печатной платы.

Хотя хак-чаты зачастую довольно неформальны, на этот раз мы заметили несколько довольно острых вопросов. Очевидно, были люди с очень конкретными проблемами, которым требовалась помощь. Может быть сложно обсудить все нюансы сложной проблемы в публичном чате, поэтому в некоторых случаях мы знаем, что Майк напрямую обращался к участникам, чтобы обсудить с ними проблемы один на один.

Хотя мы не всегда можем обещать, что вы получите такой персонализированный сервис, мы считаем, что это свидетельствует об уникальных сетевых возможностях, доступных тем, кто принимает участие в Hack Chat, и благодарим Майка за то, что он приложил все усилия, чтобы убедиться, что все на вопросы отвечал в меру своих возможностей.

Hack Chat — это еженедельный онлайн-чат, который проводят ведущие эксперты со всех уголков мира аппаратного взлома. Это отличный способ для хакеров общаться весело и неформально, но если вы не можете сделать это в прямом эфире, эти обзорные статьи, а также стенограммы, опубликованные на Hackaday.io, помогут вам не пропустить эту возможность.