Tata letak PCB untuk sakelar sisi tinggi (arus tinggi)

Saya sedang mengerjakan tata letak PCB untuk dua sakelar sisi tinggi. Anda dapat melihat di bawah gambar tata letak saya saat ini.

Tata letak PCB

Berat tembaga PCB masa depan mungkin akan 2 oz / ft² (dua sisi). Saya menggunakan dua p-channel MOSFET (IPB180P04P4). Saya mengharapkan 10 Amps untuk MOSFET di sebelah kanan (saya memilih untuk menjadi sangat dekat dengan jejak minimal, Pd sekitar 0,2 W) dan 15 Amps (U2, puncak pada 30 Amps, Pd sekitar 0,45 W, maks 1,8 W) untuk MOSFET di sebelah kiri (U1, 8 cm² tembaga).

IC1 adalah sensor saat ini.

Blok terminal (U15, U16) adalah tipe ini: WM4670-ND pada Digikey .

Untuk menarik arus sebesar ini pada PCB jenis ini, salah satu kalkulator online mengatakan bahwa saya membutuhkan jejak 20 mm. Untuk menghemat ruang, saya memutuskan untuk membagi jejak besar ini menjadi dua jejak (satu di atas, satu di bawah). Saya menghubungkan kedua jejak dengan pola vias (ukuran bor 0,5 mm pada grid 2x2 mm²). Saya tidak punya pengalaman dalam tata letak semacam ini jadi saya melihat papan lain dan mengambil dimensi yang tampak adil bagi saya. Apakah ini melalui pola cara yang benar untuk pergi?

Di bawah MOSFET, saya menggunakan jenis pola yang sama tetapi dengan ukuran bor yang lebih kecil 0,3 mm untuk membuat persimpangan termal. Apakah solder akan mengalir lebih baik dengan ukuran ini? Tidak ada vias yang diisi sejauh ini ...

Saya juga berpikir tentang tidak memiliki topeng solder pada jejak ini, itu akan menerapkan solder pada tembaga.

Saya juga khawatir tentang bantalan MOSFET. Saya memilih untuk tidak menutupinya dengan tembaga. Saya pikir perangkat dapat memusatkan diri seperti ini tetapi itu mungkin dapat meningkatkan resistansi ...

Silakan mengomentari tata letak!
Terima kasih !

EDIT 1

Saya sedikit memperbaiki desain. Saya menambahkan lebih banyak vias di bawah bantalan termal MOSFET. Ada beberapa tembaga telanjang di bawah MOSFET (jika saya ingin menambahkan heatsink di masa depan).

V2 teratas

Silahkan berkomentar! Terima kasih sebelumnya !

EDIT 2

Pembaruan baru untuk desain ini. Saya meningkatkan area tembaga di sekitar ujung MOSFET. Itu harus mengurangi resistensi jejak ini.

Saya menambahkan lebih banyak vias antara lapisan atas dan bawah untuk meningkatkan distribusi saat ini di lapisan ini.

Saya bertanya kepada produsen apakah saya dapat memasang vias di bawah perangkat untuk meningkatkan pembuangan panas. Dia bilang itu duable.

Saya tidak berpikir saya akan mengubah apa pun. Itu semacam tebakan terbaik saya jadi saya bisa mencobanya jika tidak ada yang berkomentar.

Bawah Atas v3 V3 bawah

— Marmoz
sumber

Beberapa hal: Pertama, Anda benar-benar tidak ingin banyak (atau apapun) vias langsung di bawah MOSFET Anda. Entah Anda harus membayar ekstra untuk dewan rumah untuk menancapkannya, atau mereka akan menyolder solder dari bagian (atau lebih buruk lagi, jika vias ditampung di bagian bawah, asap fluks yang keluar dapat membuat lubang besar tepat di bawah FET). Saya akan merekomendasikan memperluas area tembaga di sekitar pad FET (seperti yang Anda lakukan di sebelah kiri U $ 2) dan menambahkan lebih banyak vias di sana. Selain itu, meskipun patri pada jejak terbuka dapat membantu, ini akan menambah langkah pembuatan tambahan. Akan menjadi masalah jika Anda sensitif terhadap biaya. Sepertinya proyek yang menyenangkan!

— bitsmack

Ya, ini adalah proyek yang menyenangkan !! Terima kasih atas komentarnya, pabrikan sudah membuat papan. Saya pasti akan memperhatikan masalah ini. Saya khawatir tentang vias di bawah MOSFET. Mereka tidak terhubung, tetapi saya berharap mereka tidak terlalu banyak menyolder solder dari bagian. Saya berbicara tentang masalah ini dalam pertanyaan lain. Tentang menempatkan beberapa solder di jejak kedoknya, saya memikirkannya dan memutuskan bahwa bisa berhasil tanpa. Itu juga mengurangi kemungkinan korsleting yang bukan hal buruk ...

— Marmoz

Tentang daerah tembaga, saya kehabisan ruang unfortunetaly. Jadi jika saya ingin meningkatkan pembuangan panas, saya lebih suka menggunakan heatsink. Rongga di bawah MOSFET adalah salah satu masalah utama yang harus saya selesaikan segera! Apakah Anda punya saran untuk ini (sekarang papan dibuat dengan cara ini)?

— Marmoz

Saran yang selalu saya dapatkan adalah "tidak pernah" menggunakan vias terbuka di buku catatan. Kadang-kadang saya perlu, jadi saya memasukkan beberapa, dan itu telah berhasil sejauh ini. Mereka melakukan solder! Saya membuat papan sekali dengan banyak ini (kurang dari yang Anda miliki, ( menyeringai )), dan solder berlari ke bagian bawah papan dan dikumpulkan dalam satu tetes besar. Meskipun ada soldermask antara vias lapisan bawah! Upaya untuk menyelesaikan masalah ini adalah dengan "memasang" vias di lapisan bawah. Ini berarti bahwa mereka ditutupi dengan soldermask. Hanya mungkin jika vias cukup kecil untuk menjaga topeng tetap utuh ...

— bitsmack

Masalah dengan ini, bagaimanapun, adalah bahwa gas yang mengembang (baik udara itu sendiri, atau dari fluks) tidak dapat keluar melalui bagian bawah papan. Mereka mendorong FET, meninggalkan gelembung dan kekosongan. Bukan solusi yang bagus. Jika saya berada di tempat Anda, dengan papan yang sudah dibuat, saya mungkin akan menjalankan solder ke vias secara manual, sebelum menyolder FET. Semoga itu tidak akan kehabisan :)

— bitsmack

Jawaban:

Saya ingin tahu bagaimana Anda memperoleh angka disipasi daya Anda. Melihat lembar data sepertinya 10ams 200 mW (kenaikan suhu 12 derajat), 30 amp, 2.5W dengan kenaikan suhu 90 derajat (mengingat Rthja 40 derajat / W yang tampaknya benar bahkan jika Anda memiliki 6 cm ^ 2 area PCB).

Yang mengatakan, jika Anda ingin menarik banyak panas dari FET Anda, Anda dapat memiliki .250 "berlapis melalui lubang dibor di bawah mereka dan kemudian menggunakan siput tembaga yang memanjang melalui lubang dan menghubungi bagian belakang paket. Anda bisa juga merekatkan heat sink ke atas tetapi tidak seefektif mencoba melakukan melalui case.

Untuk pertanyaan tata letak Anda, sepertinya jejak 6mil untuk semua arahan sumber. Itu akan menjadi pilihan yang buruk di 30A, dengan perbandingan melihat ke dalam sekering 30A :-) Apa artinya adalah Anda akan mendapatkan sedikit pemanasan pada jejak itu. Apa pun jejak lebar yang Anda pilih, lakukan perhitungan pada tingkat tembaga yang Anda pilih dan gunakan resistansi kuadrat saat ini untuk menghitung berapa watt yang dilacak akan menghilang.

Anda tidak perlu semua vias yang Anda miliki di buku catatan. 5 akan cukup untuk menghubungkan secara termal dari atas ke bawah. Saya telah melihat orang hanya menggunakan satu, tetapi Anda sangat bergantung pada piring meskipun lubang dalam kasus itu.

— Membuang
sumber

Sebenarnya, sebagian besar arus mengalir dari blok IN ke blok OUT, mereka adalah blok terminal. Saya harus memeriksa nomornya lagi, saya tidak memikirkannya sekarang, tetapi pada akhirnya berhasil. Saya tidak yakin untuk memahami trik siput tembaga ... OK untuk semua vias, saya tidak benar-benar tahu jadi saya mencoba cara ini. Senang tahu untuk waktu berikutnya, terima kasih!

— Marmoz

Anda bisa mempertimbangkan melepas topeng solder di atas jejak arus tinggi dan membiarkan lapisan hasl sedikit menebal mereka (dan mungkin mengisi vias?).

— TomKeddie
sumber

Apakah ada yang masih menggunakan HASL? Banyak produsen PCB bahkan tidak mendukung HASL lagi karena perbedaan biaya hampir tidak ada, dan ENIG menghasilkan hasil yang lebih baik, lebih rata.

— Oliver

Saya hanya bisa mengatakan bahwa mereka benar-benar menyelesaikan ENIG. Namun, saya tidak menghapus topeng solder tapi itu poin yang bagus. Terima kasih

— Marmoz

Pertimbangkan untuk menggunakan PCB substrat aluminium jika Anda membutuhkan daya pendinginan sebanyak ini. Itu BANYAK vias termal, saya tidak berpikir banyak toko proto akan membuat ini tanpa biaya pengeboran tambahan.

— Pemeras musang
sumber

Komentar umum jika itu membantu seseorang: banyak tempat menarik garis pada 35 latihan per inci persegi.

— Anthony

Saya tidak tahu PCB aluminium pada saat itu. Tapi itu akhirnya berhasil. Saya melihat PCB komersial untuk arus tinggi dengan banyak vias ini, jadi saya pikir itu tidak berbahaya. Saya tidak benar-benar tahu jika mereka menagih saya biaya tambahan, mereka tidak mengatakan apa-apa pada kutipan ... tapi itu tidak berarti mereka tidak menagih saya, saya kira.

— Marmoz