Apakah menambahkan bantuan termal pada PCB meningkatkan hambatan listrik?

Saya baru memulai desain PCB (untuk bersenang-senang) dan menemukan istilah ini disebut bantuan termal. Ini meningkatkan ketahanan termal sehingga komponen dapat disolder dengan mudah. Tetapi menurut apa yang telah saya pelajari, hambatan termal dan listrik selalu terhubung. Jadi, apakah bantuan termal juga meningkatkan hambatan listrik? Jika tidak, kesalahan apa yang saya buat? Ini mungkin terdengar konyol, tetapi saya tidak bisa melupakannya.

pcb resistance pengguna2578666
sumber

Keempat jejak itu setidaknya besar sebagai jejak biasa. Anda hanya tidak mendapatkan koneksi 360 derajat penuh ke tanah atau pesawat listrik. Tetapi jika tidak ada pesawat seperti itu, Anda hanya akan memiliki jejak tipis. Relief termal digunakan karena konduktansi panas sangat baik sehingga sulit untuk menyolder pad. Itu juga berarti bahwa konduktivitas listrik sangat baik; lebih dari yang biasanya Anda butuhkan.

Kaz

Pertanyaan yang lebih menarik mungkin jika ia menambahkan cukup induktansi untuk menjadi signifikan dalam aplikasi kecepatan tinggi.

Chris Stratton

"resistensi termal dan listrik selalu terhubung" Tidak harus: Diamond adalah isolator listrik dan konduktor termal padat terbaik yang dikenal.

endolith

Jawaban:

Thermal relief pad pada dasarnya adalah pad yang memiliki koneksi tembaga lebih sedikit ke pesawat (seperti bidang tanah).

Pad yang normal hanya akan dihubungkan ke segala arah, dengan topeng solder memperlihatkan area yang akan disolder. Namun pesawat tembaga kemudian berfungsi sebagai heatsink raksasa yang dapat menyulitkan penyolderan, karena mengharuskan Anda menjaga setrika lebih lama pada bantalan dan berisiko merusak komponen.

Dengan mengurangi koneksi tembaga, Anda membatasi jumlah transmisi panas ke pesawat. Tentu saja, dengan berkurangnya jalur konduksi tembaga, Anda juga memiliki hambatan listrik yang lebih besar. Peningkatan resistansi sedikit dibandingkan dengan penurunan konduktivitas termal.

Ini seharusnya tidak menjadi masalah kecuali pad tersebut membawa arus tinggi sehingga empat jejak (pada bantuan termal standar) bersama-sama tidak cukup untuk membawa arus; atau jika itu untuk sinyal frekuensi tinggi di mana bantuan termal dapat menyebabkan induktansi yang tidak diinginkan.

Hanya untuk menunjukkan visual pada bantalan bantuan normal vs termal:

Pad Relief Thermal vs Thermal

Pad di sebelah kiri terhubung ke bidang tembaga (hijau) di semua arah sedangkan pad di sebelah kanan memiliki tembaga tergores sehingga hanya empat "jejak" menghubungkannya ke pesawat.

Hanya untuk bersenang-senang, saya menggunakan kalkulator resistensi jejak untuk memperkirakan apa perbedaan hambatan listrik sebenarnya.

Pertimbangkan bantalan relief termal. Jika kita menganggap keempat "jejak" memiliki lebar 10 mil (0,010 ") dan panjang sekitar 10 mil dari pad ke pesawat, maka masing-masing memiliki ketahanan sekitar 486μΩ.

Keempat "resistor" secara paralel akan memberi kita perlawanan total:

R_{t Hai t Sebuah l} = \frac{1}{\frac{1}{486 μ Ω} \cdot 4} = \frac{486 μ Ω}{4} = 121.5 μ Ω

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

Jika kami memperkirakan satu ruang kosong yang dibuat oleh relief termal memiliki setara dengan sekitar tiga jejak tersebut, memberi kami total 16:

R_{t Hai t Sebuah l} = \frac{486 μ Ω}{16} = 30.375 μ Ω

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

$0.0001215$ $0.000030375$

Sifat termal, di sisi lain, sangat berbeda. Saya tidak tahu rumus konduktivitas termal dengan baik, jadi saya tidak akan mencoba menghitungnya. Tetapi saya dapat memberitahu Anda dari pengalaman bahwa menyolder satu dengan yang lainnya sangat terlihat.

_{Nilai dihitung dengan asumsi lapisan tembaga 1 ons.}

JYelton
sumber

Itu membuat sejak. Tahanan listriknya juga meningkat tetapi kenaikannya tidak terlalu signifikan dibandingkan dengan hambatan termal

user2578666

Untuk perhitungan termal, meskipun tidak tepat, Anda dapat mengasumsikan perubahan resistansi termal sebanding dengan perubahan resistansi listrik. Jadi, peningkatan 4x Anda dalam resistensi (yang, seperti yang Anda katakan, masih hanya peningkatan tambahan) membuat Anda berada di urutan 4x "lebih mudah" penyolderan. Persamaan termal memiliki kemiripan yang mencolok dengan yang listrik.

scld

Jawaban ini BENAR-BENAR bagus, tetapi Anda harus melihat jawaban ini untuk pertanyaan serupa yang sangat masuk akal, jadi pada dasarnya tergantung apakah papan Anda akan disolder dengan tangan (kemudian Anda meletakkan bantuan termal) atau dalam oven (lalu Anda tidak menaruh bantuan termal).

JAMS88

+1, jawaban yang luar biasa. Apakah benar bahwa untuk pad lubang melalui bantalan pelepas termal hanya diperlukan pada lapisan pesawat (PWR dan GND)? Pada lapisan sinyal (bawah dan atas) tidak perlu pad pelindung termal, bukan? 10x.

Sergei Gorbikov

@Segei Ya, lapisan sinyal di mana bantalan terhubung ke jejak daripada pesawat seharusnya tidak perlu bantuan termal. Jika jejaknya besar, mungkin ada pengecualian.

JYelton

Manfaat tambahan untuk penggunaan termal adalah ketika Anda harus melepas komponen dari PCB untuk penggantian atau alasan lain. Adalah jauh lebih sulit untuk menebarkan timah yang disolder ke pad yang tidak memiliki bantuan termal tetapi terikat pada pesawat atau tuangkan. Siapa pun yang mengerjakan ulang papan yang telah Anda rancang akan menghargai perhatian Anda untuk menggunakan termal. Dalam pekerjaan RF induktansi dari jari-jari termal akan diabaikan sampai Anda mencapai frekuensi yang benar-benar tinggi, 10s dari Gigahertz atau lebih baik, di mana metode yang sangat berbeda untuk mengaitkan hal-hal yang digunakan dan vias sebagian besar digunakan untuk mengikat pesawat tanah bersama-sama (berjarak kurang dari satu panjang gelombang dari frekuensi yang diharapkan terpisah dan dijahit di sekitar pinggiran pesawat atau dituangkan) untuk tidak merutekan sinyal. (Anda selalu dapat menemukan pengecualian untuk "aturan" jika Anda mencoba,

Don McCallum
sumber

Ada pengecualian untuk setiap aturan. Pertanyaan bagus. Jawaban bagus di atas. Saya biasanya menggunakan "koneksi langsung" untuk via dan bantalan ke pesawat. Kecuali jika ada komponen lubang lubang yang perlu disolder. Jadi untuk komponen lubang seperti konektor, resistor, kapasitor dll, jika mereka terhubung ke pesawat, gunakan bantuan termal. Perhatikan jejak besar bisa menjadi "bidang termal". Untuk komponen SMT, saya menggunakan "koneksi langsung" karena, saya berasumsi, papan sedang dirakit dengan reflow dalam oven. Oven mengontrol suhu seluruh papan, sehingga bantuan termal tidak membantu perakitan. Saya tidak merekomendasikan perakitan tangan SMT untuk alasan keandalan. Ini relatif mudah untuk memecahkan tangan kapasitor menyoldernya. Bahkan untuk perakit terlatih. Perbaikan adalah masalah sekunder. Paling sering papan dihapus. Atau seharusnya.

Tim F
sumber