Увеличивает ли тепловой сброс на печатной плате электрическое сопротивление?

Я только начинаю работу над дизайном печатной платы (ради забавы) и наткнулся на этот термин, называемый термическим сбросом. Увеличивает тепловое сопротивление, поэтому компоненты можно легко паять. Но согласно тому, что я узнал, тепловое и электрическое сопротивление всегда связаны. Таким образом, термический рельеф также увеличивает электрическое сопротивление? Если нет, то какую ошибку я совершаю? Это может звучать глупо, но я не могу выбросить это из головы.

pcb resistance user2578666
источник

Четыре следа, по крайней мере, большие, как обычный след. Вы просто не получаете полное 360-градусное соединение с землей или силовой плоскостью. Но если бы не было такого самолета, у вас был бы только тонкий след. Термический рельеф используется потому, что теплопроводность настолько хороша, что трудно припаять прокладку. Это также означает, что электропроводность смехотворно хороша; больше, чем вам обычно нужно.

Каз

Более интересный вопрос может быть, если он добавляет достаточно индуктивности, чтобы быть значительным в высокоскоростных приложениях.

Крис Страттон

«Тепловое и электрическое сопротивление всегда связаны». Не обязательно: «Алмаз» - это электрический изолятор и лучший из известных твердых теплопроводников.

эндолит

Ответы:

Тепловая разгрузочная подушка - это, по существу, подкладка, у которой меньше медных соединений с плоскостью (например, с заземляющей плоскостью).

Обычная прокладка будет просто соединена во всех направлениях с маской припоя, обнажающей область пайки. Однако медная плоскость тогда служит гигантским радиатором, который может затруднить пайку, потому что это требует, чтобы вы держали утюг на подушке дольше и рисковали повредить компонент.

Уменьшая количество медных соединений, вы ограничиваете количество теплопередачи к плоскости. Из этого, конечно же, следует, что при уменьшенных медных проводящих путях у вас также появляется большее электрическое сопротивление. Увеличение сопротивления является незначительным по сравнению со снижением теплопроводности.

Это не должно вызывать беспокойства, за исключением случаев, когда прокладка проводит большой ток, так что четырех следов (на стандартном тепловом сбросе) вместе недостаточно для переноса тока; или если это для высокочастотных сигналов, где тепловой сброс может вызвать нежелательную индуктивность.

Просто чтобы показать визуальное изображение на обычных против тепловых подушках:

Нормальный против термальной помощи PCB Pad

Подушка слева соединена с медной плоскостью (зеленого цвета) во всех направлениях, тогда как накладка справа имеет вытравленную медь, так что только четыре «следа» соединяют ее с плоскостью.

Просто для забавы, я использовал калькулятор трассировки сопротивления, чтобы оценить, какой может быть разница электрического сопротивления.

Рассмотрим терморельефную подушку. Если мы предположим, что четыре «следа» имеют ширину 10 мил (0,010 дюйма) и длину приблизительно 10 мил от площадки до плоскости, то каждое из них имеет сопротивление около 486 мкОм.

Четыре «резистора» параллельно дали бы нам полное сопротивление:

р_{T о T a L} знак равно \frac{1}{\frac{1}{486 μ Ω} \cdot 4} знак равно \frac{486 μ Ω}{4} знак равно 121,5 μ Ω

$R_{total} = \frac{1}{\frac{1}{486\mu\Omega} \cdot 4} = \frac{486\mu\Omega}{4} = 121.5 \mu \Omega$

Если мы приблизим одно пустое пространство, созданное тепловым рельефом, к эквиваленту примерно трех таких следов, что даст нам в общей сложности 16:

р_{T о T a L} знак равно \frac{486 μ Ω}{16} знак равно 30,375 μ Ω

$R_{total} = \frac{486\mu\Omega}{16} = 30.375 \mu \Omega$

$0.0001215$ $0.000030375$

Тепловые свойства, с другой стороны, значительно отличаются. Я не очень хорошо знаю формулы теплопроводности, поэтому я не буду пытаться рассчитать их. Но по опыту могу сказать, что пайка одного против другого очень заметна.

_{Значения рассчитаны в предположении, что слой меди составляет 1 унция.}

JYelton
источник

Это делает с тех пор. Это то, что электрическое сопротивление также увеличивается, но это увеличение не так значительно по сравнению с тепловым сопротивлением

user2578666

Для тепловых расчетов, хотя и не точных, вы можете предположить, что изменение теплового сопротивления пропорционально изменению электрического сопротивления. Таким образом, ваше 4-кратное увеличение сопротивления (которое, как вы сказали, все еще только постепенное увеличение) дает вам порядка 4-кратной «более легкой» пайки. Тепловые уравнения имеют поразительное сходство с электрическими.

scld

Этот ответ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО хорош, но вы должны взглянуть на этот ответ на похожий вопрос, который имеет большой смысл, поэтому в основном зависит, будет ли ваша доска паяться вручную (тогда вы положите терморельеф) или в духовке (тогда Вы не наносите тепловой рельеф).

JAMS88

+1, отличный ответ. Правда ли, что для прокладки сквозного отверстия прокладки теплового сброса необходимы только на плоских слоях (PWR и GND)? На сигнальных слоях (нижний и верхний) нет необходимости в термозащитной подушке, не так ли? 10x.

Сергей Горбиков

@ Segei Да, сигнальный слой, в котором площадка соединяется с трассой, а не с плоскостью, не должен нуждаться в тепловом сбросе. Если трассировка велика, возможны исключения.

Джелтон

Дополнительным преимуществом использования термопреобразователей является необходимость удаления компонента с печатной платы для замены или по другим причинам. Гораздо сложнее припаять свинец, припаянный к подушке, которая не имеет термического рельефа, но привязана к плоскости или заливке. Любой человек, переделавший созданную вами доску, оценит вашу внимательность к использованию термиков. В радиочастотной работе индуктивность тепловых спиц будет пренебрежимо мала, пока вы не доберетесь до действительно высоких частот, 10 ГГц или выше, где используются заметно разные методы подключения, а переходы в основном используются для связывания заземляющих плоскостей (разнесены меньше, чем одна длина волны частоты, ожидаемой отдельно и сшитой по всей периферии плоскости или заливки), чтобы не пропускать сигналы. (Вы всегда можете найти исключения из любого «правила», если попытаетесь,

Дон МакКаллум
источник

Есть исключения из каждого правила. Хороший вопрос. Хорошие ответы выше. Я обычно использую "прямые соединения" для проходов и прокладок к самолетам. За исключением случаев, когда есть сквозной компонент, который необходимо спаять. Поэтому для сквозных компонентов, таких как разъемы, резисторы, конденсаторы и т. Д., Если они соединяются с плоскостью, используйте терморельеф. Обратите внимание, что большой след может стать «тепловой плоскостью». Для компонентов SMT я использую «прямое подключение», потому что, как я полагаю, плата собирается с оплавлением в печи. Духовка контролирует температуру всей доски, поэтому тепловая разгрузка не помогает при сборке. Я не рекомендую ручную сборку SMT по соображениям надежности. Относительно легко взломать конденсаторную ручную пайку. Даже для обученных монтажников. Ремонт является вторичной проблемой. Чаще всего доска утилизируется. Или должно быть.

Тим Ф
источник