ការពន្យល់លម្អិតនៃកញ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូល MOSFET ដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់។

MOSFET ភាគច្រើនដែលប្រើក្នុងកម្មវិធីថាមពលគឺជាឧបករណ៍ម៉ោនលើផ្ទៃ (SMD) រួមទាំងកញ្ចប់ដូចជា SO8FL, u8FL និង LFPAK ។ ហេតុផលដែល SMDs ទាំងនេះត្រូវបានជ្រើសរើសជាធម្មតាគឺថាពួកគេមានសមត្ថភាពថាមពលល្អ និងទំហំតូចជាងមុន ដែលជួយឱ្យសម្រេចបាននូវដំណោះស្រាយបង្រួមកាន់តែច្រើន។ ថ្វីត្បិតតែឧបករណ៍ទាំងនេះមានសមត្ថភាពថាមពលល្អក៏ដោយ ជួនកាលឥទ្ធិពលនៃការសាយភាយកំដៅគឺមិនល្អទេ។

ដោយសារតែការ soldering ដោយផ្ទាល់នៃស៊ុមនាំមុខ (រួមទាំងបន្ទះបង្ហូរចេញ) នៃឧបករណ៍ទៅតំបន់គ្របដណ្តប់ដោយទង់ដែងកំដៅត្រូវបានបញ្ជូនជាចម្បងតាមរយៈ PCB ។ ឧបករណ៍ដែលនៅសេសសល់ត្រូវបានរុំព័ទ្ធក្នុងវេចខ្ចប់ផ្លាស្ទិច ហើយអាចបញ្ចេញកំដៅបានតែតាមរយៈខ្យល់។ ដូច្នេះប្រសិទ្ធភាពនៃការផ្ទេរកំដៅភាគច្រើនអាស្រ័យលើលក្ខណៈនៃបន្ទះសៀគ្វី: ទំហំនៃផ្ទៃថ្នាំកូតទង់ដែងចំនួនស្រទាប់កម្រាស់និងប្លង់។ ស្ថានភាពនេះអាចកើតឡើងដោយមិនគិតពីថាតើបន្ទះសៀគ្វីត្រូវបានដំឡើងនៅលើឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅឬអត់។ សមត្ថភាពថាមពលអតិបរិមានៃឧបករណ៍ធម្មតាមិនអាចឈានដល់កម្រិតល្អបំផុតទេ ដោយសារ PCBs ជាទូទៅមិនមានចរន្តកំដៅខ្ពស់ និងម៉ាស់កំដៅ។ ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហានេះ និងកាត់បន្ថយទំហំកម្មវិធីបន្ថែមទៀត ឧស្សាហកម្មបានបង្កើតកញ្ចប់ MOSFET ថ្មីមួយដែលបង្ហាញស៊ុមនាំមុខ MOSFET (បង្ហូរ) នៅផ្នែកខាងលើនៃកញ្ចប់ (ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1)។

រូបភាពទី 1 កញ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូល

1, គុណសម្បត្តិនៃប្លង់នៃការសាយភាយកំដៅកំពូល

ទោះបីជា SMD ថាមពលបែបប្រពៃណីមានអត្ថប្រយោជន៍សម្រាប់ការសម្រេចបាននូវដំណោះស្រាយខ្នាតតូចក៏ដោយ ក៏ពួកគេតម្រូវឱ្យមិនមានសមាសធាតុផ្សេងទៀតត្រូវបានដាក់នៅខាងក្រោយបន្ទះសៀគ្វីខាងក្រោមវាដោយសារតែការពិចារណាលើការសាយភាយកំដៅ។ កន្លែងទំនេរមួយចំនួននៅលើបន្ទះសៀគ្វីមិនអាចប្រើបានទេ ដែលបណ្តាលឱ្យទំហំសរុបធំជាងនៃបន្ទះសៀគ្វីចុងក្រោយ។ ហើយសមាសធាតុឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅកំពូលអាចជៀសផុតពីបញ្ហានេះ: ការរំសាយកំដៅរបស់វាត្រូវបានអនុវត្តតាមរយៈផ្នែកខាងលើនៃឧបករណ៍។ តាមរបៀបនេះសមាសធាតុអាចត្រូវបានដាក់នៅលើក្តារខាងក្រោម MOSFET ។

ចន្លោះនេះអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីរៀបចំសមាសធាតុដូចខាងក្រោម (ប៉ុន្តែមិនកំណត់ចំពោះ):

ឧបករណ៍ថាមពល

សៀគ្វីដ្រាយច្រកទ្វារ

សមាសធាតុជំនួយ (capacitors, buffers, ល។ )

ផ្ទុយទៅវិញ វាក៏អាចកាត់បន្ថយទំហំនៃបន្ទះសៀគ្វី កាត់បន្ថយផ្លូវនៃសញ្ញា gate drive និងសម្រេចបាននូវដំណោះស្រាយដ៏ល្អជាងនេះ។

រូបភាពទី 2 ទំហំឧបករណ៍ PCB

បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ SMD ស្ដង់ដារ សមាសធាតុឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅកំពូលមិនត្រឹមតែផ្តល់នូវទំហំប្លង់កាន់តែច្រើនប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងកាត់បន្ថយការត្រួតស៊ីគ្នានៃកំដៅផងដែរ។ ភាគច្រើននៃការសាយភាយកំដៅពីកញ្ចប់កំដៅកំពូលចូលទៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅដោយផ្ទាល់ ដូច្នេះ PCB ទទួលកំដៅតិច។ ជួយកាត់បន្ថយសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការរបស់ឧបករណ៍ជុំវិញ។

2, អត្ថប្រយោជន៍នៃការអនុវត្តកំដៅនៃការសាយភាយកំដៅកំពូល

មិនដូចការម៉ោនលើផ្ទៃបែបប្រពៃណី MOSFETs កញ្ចប់បញ្ចេញកំដៅកំពូលអនុញ្ញាតឱ្យឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅត្រូវបានភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ទៅនឹងស៊ុមនាំមុខនៃឧបករណ៍។ ដោយសារតែចរន្តកំដៅខ្ពស់នៃលោហធាតុ សមា្ភារៈលិចកំដៅជាធម្មតាត្រូវបានផលិតពីលោហធាតុ។ ឧទាហរណ៍ ឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅភាគច្រើនត្រូវបានផលិតពីអាលុយមីញ៉ូម ដែលមានចរន្តកំដៅចន្លោះពី 100-210 W/mk ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្តធម្មតានៃការរំសាយកំដៅតាមរយៈ PCB វិធីសាស្រ្តនៃការរំសាយកំដៅតាមរយៈសមា្ភារៈដែលមានចរន្តកំដៅខ្ពស់កាត់បន្ថយភាពធន់នឹងកម្ដៅយ៉ាងខ្លាំង។ ចរន្តកំដៅ និងទំហំសម្ភារៈគឺជាកត្តាសំខាន់ដែលកំណត់ភាពធន់នឹងកម្ដៅ។ ភាពធន់នឹងកម្ដៅកាន់តែទាប ការឆ្លើយតបកម្ដៅកាន់តែប្រសើរ។

R θ = ភាពធន់នឹងកម្ដៅដាច់ខាត

Δ X = កម្រាស់នៃសម្ភារៈស្របទៅនឹងលំហូរកំដៅ

A = ផ្ទៃកាត់កាត់កែងទៅនឹងលំហូរកំដៅ

K = ចរន្តកំដៅ

បន្ថែមពីលើការធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវចរន្តកំដៅ ឧបករណ៍កម្តៅក៏ផ្តល់នូវម៉ាស់កំដៅកាន់តែច្រើនផងដែរ ដែលជួយជៀសវាងការតិត្ថិភាព ឬផ្តល់នូវពេលវេលាកំដៅធំជាង។ នេះគឺដោយសារតែទំហំនៃវិទ្យុសកម្មដែលបានម៉ោនខាងលើអាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរ។ សម្រាប់ចំនួនជាក់លាក់នៃការបញ្ចូលថាមពលកំដៅ ម៉ាស់កម្ដៅ ឬសមត្ថភាពកំដៅគឺសមាមាត្រដោយផ្ទាល់ទៅនឹងការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

Cth = សមត្ថភាពកំដៅ, J/K

Q=ថាមពលកំដៅ, J

Δ T = ការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាព, K

PCBs ច្រើនតែមានប្លង់ផ្សេងៗគ្នា ហើយប្រសិនបើកម្រាស់នៃបន្ទះទង់ដែងមានកម្រិតទាប វាអាចនាំឱ្យម៉ាសកំដៅទាប (សមត្ថភាពកំដៅ) និងការសាយភាយកំដៅមិនល្អ។ កត្តាទាំងអស់នេះធ្វើឱ្យ MOSFETs ស្តង់ដារនៃផ្ទៃម៉ោនមិនអាចសម្រេចបាននូវការឆ្លើយតបកម្ដៅដ៏ល្អប្រសើរក្នុងអំឡុងពេលប្រើប្រាស់។ តាមទ្រឹស្ដី កញ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូលមានអត្ថប្រយោជន៍នៃការរលាយកំដៅដោយផ្ទាល់តាមរយៈម៉ាស់កំដៅខ្ពស់ និងប្រភពចរន្តកំដៅខ្ពស់ ដូច្នេះការឆ្លើយតបកម្ដៅរបស់វា (Zth (℃/W)) នឹងប្រសើរជាង។ នៅក្រោមការកើនឡើងជាក់លាក់នៃសីតុណ្ហភាពប្រសព្វ ការឆ្លើយតបកម្ដៅកាន់តែប្រសើរនឹងគាំទ្រការបញ្ចូលថាមពលកាន់តែខ្ពស់។ នៅក្នុងវិធីនេះ សម្រាប់បន្ទះឈីប MOSFET ដូចគ្នា បន្ទះសៀគ្វីជាមួយនឹងការវេចខ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូលនឹងមានសមត្ថភាពចរន្ត និងថាមពលខ្ពស់ជាងបន្ទះឈីបដែលមានការវេចខ្ចប់ SMD ស្តង់ដារ។

រូបភាពទី 3 ផ្លូវបំបែកកំដៅនៃកញ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូល (ខាងលើ) និងកញ្ចប់ SO8FL (ខាងក្រោម)

3, សាកល្បងការដំឡើងសម្រាប់ការប្រៀបធៀបដំណើរការកម្ដៅ

ដើម្បីបង្ហាញ និងបញ្ជាក់អំពីគុណសម្បត្តិនៃដំណើរការកម្ដៅនៃការសាយភាយកំដៅកំពូល យើងបានធ្វើតេស្តប្រៀបធៀបការកើនឡើងសីតុណ្ហភាពបន្ទះឈីប និងការឆ្លើយតបកម្ដៅនៃឧបករណ៍ TCPAK57 និង SO8FL ក្រោមលក្ខខណ្ឌព្រំដែនកម្ដៅដូចគ្នា។ ដើម្បីធានាបាននូវប្រសិទ្ធភាព ឧបករណ៍ពីរត្រូវបានធ្វើតេស្តក្រោមលក្ខខណ្ឌអគ្គិសនីដូចគ្នា និងព្រំដែនកម្ដៅ។ ភាពខុសគ្នាគឺថាឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ TCPAK57 ត្រូវបានតំឡើងនៅខាងលើឧបករណ៍ខណៈពេលដែលឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅរបស់ SO8FL ត្រូវបានតំឡើងនៅផ្នែកខាងក្រោមនៃ PCB ដោយផ្ទាល់នៅក្រោមតំបន់ MOSFET (រូបភាពទី 3) ។ នេះគឺជាការផលិតឡើងវិញនៃការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍នៅក្នុងកម្មវិធីវាល។ កំឡុងពេលសាកល្បង កម្រាស់ផ្សេងគ្នានៃសម្ភារៈចំណុចប្រទាក់កម្ដៅ (TIMs) ក៏ត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់ការវេចខ្ចប់ឧបករណ៍ណាមួយដែលអាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដោយប្រើព្រំដែនកម្ដៅផ្សេងៗគ្នា។ ការធ្វើតេស្តរួមត្រូវបានធ្វើឡើងដូចខាងក្រោម: ចរន្តថេរ (ដូច្នេះថាមពលថេរ) ត្រូវបានអនុវត្តចំពោះឧបករណ៍ទាំងពីរនេះ ហើយបន្ទាប់មកការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពប្រសព្វត្រូវបានត្រួតពិនិត្យដើម្បីកំណត់ថាតើឧបករណ៍មួយណាដំណើរការល្អជាង។

4, ការជ្រើសរើសឧបករណ៍និងប្លង់ PCB

នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការជ្រើសរើសឧបករណ៍ MOSFETs ក្នុងកញ្ចប់នីមួយៗមានទំហំបន្ទះឈីបដូចគ្នា និងប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាដូចគ្នា។ នេះគឺដើម្បីធានាថាឧបករណ៍នីមួយៗមានការប្រើប្រាស់ថាមពលដូចគ្នានៅចរន្តដែលបានផ្តល់ឱ្យ និងដើម្បីធានាបាននូវការឆ្លើយតបកម្ដៅស្របគ្នានៅកម្រិតកញ្ចប់។ តាមរបៀបនេះ យើងអាចជឿជាក់បានថាភាពខុសគ្នានៃការឆ្លើយតបកម្ដៅដែលបានវាស់គឺដោយសារតែភាពខុសគ្នានៃការវេចខ្ចប់។ សម្រាប់ហេតុផលទាំងនេះ យើងបានជ្រើសរើសប្រើ TCPAK57 និង SO8FL។ ពួកវាប្រើការរចនាស៊ុម និងក្ដាប់ខុសគ្នាបន្តិចបន្តួច ដែលមួយមានខ្សែនាំមុខ (TCPAK57) និងមួយទៀតគ្មានការនាំមុខ (SO8FL)។ វាគួរតែត្រូវបានគេកត់សម្គាល់ថាភាពខុសគ្នាទាំងនេះគឺតូចហើយនឹងមិនមានផលប៉ះពាល់ខ្លាំងលើការឆ្លើយតបកម្ដៅដែលមានស្ថេរភាពដូច្នេះពួកគេអាចត្រូវបានគេមិនអើពើ។ បន្ទាប់ពីផ្តល់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ ឧបករណ៍ដែលបានជ្រើសរើសមានដូចខាងក្រោម៖

NVMFS5C410N SO8FL

NVMJST0D9N04CTXG TCPAK57

ដើម្បីធានាបន្ថែមទៀតថាព្រំដែនកម្ដៅផ្សេងទៀតទាំងអស់នៅតែស្មើគ្នា យើងបានរចនា PCBs ដូចគ្នាបេះបិទចំនួនពីរ ដើម្បីផ្ទុកកញ្ចប់ SO8FL ឬ TCPAK57 ។ ការរចនា PCB មាន 4 ស្រទាប់ ដែលនីមួយៗមាន 1 អោននៃទង់ដែង។ ទំហំ 122ម x 7មម។ បន្ទះ SO8FL មិនមានកំដៅតាមរយៈការតភ្ជាប់បន្ទះបង្ហូរទៅស្រទាប់ conductive ផ្សេងទៀតនៃបន្ទះសៀគ្វី (ដែលមិនមែនជាការល្អបំផុតសម្រាប់ការ dissipation កំដៅ); នៅក្នុងការកំណត់ការប្រៀបធៀបនេះ វាអាចត្រូវបានប្រើជាសេណារីយ៉ូនៃការសាយភាយកំដៅដែលអាក្រក់បំផុត។

រូបភាពទី 5 ស្រទាប់ PCB នីមួយៗ (ស្រទាប់ទី 1 ត្រូវបានបង្ហាញនៅជ្រុងខាងឆ្វេងខាងលើ ស្រទាប់ទី 2 ត្រូវបានបង្ហាញនៅជ្រុងខាងស្តាំខាងលើ ស្រទាប់ទី 3 ត្រូវបានបង្ហាញនៅជ្រុងខាងឆ្វេងខាងក្រោម ហើយស្រទាប់ទី 4 ត្រូវបានបង្ហាញនៅជ្រុងខាងស្តាំខាងក្រោម)

5. ធាតុវិទ្យុសកម្ម និងសម្ភារៈចំណុចប្រទាក់កម្ដៅ (TIM)

ឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅដែលប្រើក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការសាកល្បងត្រូវបានផលិតពីអាលុយមីញ៉ូម និងត្រូវបានរចនាឡើងជាពិសេសសម្រាប់ការដំឡើងនៅលើ PCB ។ ឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ 107mm × 144mm ត្រូវបាន cooled រាវ ជាមួយនឹងផ្ទៃ dissipation កំដៅ 35mm × 38mm ដែលមានទីតាំងនៅខាងក្រោមទីតាំង MOSFET ដោយផ្ទាល់។ វត្ថុរាវដែលឆ្លងកាត់វិទ្យុសកម្មគឺជាទឹក។ ទឹក​គឺ​ជា​ទឹក​ត្រជាក់​ដែល​គេ​ប្រើ​ជា​ទូទៅ​ក្នុង​កម្មវិធី​វាល។ សម្រាប់សេណារីយ៉ូសាកល្បងទាំងអស់ អត្រាលំហូរត្រូវបានកំណត់ទៅតម្លៃថេរ 0.5 gpm ។ ទឹកអាចផ្តល់នូវសមត្ថភាពកំដៅបន្ថែម ផ្ទេរកំដៅពីវិទ្យុសកម្មទៅប្រព័ន្ធផ្គត់ផ្គង់ទឹក ដែលជួយកាត់បន្ថយសីតុណ្ហភាពឧបករណ៍។

រូបភាពទី 6 ការកំណត់កម្មវិធី

ដើម្បីលើកកម្ពស់ការសាយភាយកំដៅចំណុចប្រទាក់ MOSFET កាន់តែប្រសើរ ឧបករណ៍បំពេញចន្លោះកម្ដៅគួរតែត្រូវបានប្រើ។ នេះជួយបំពេញពិការភាពដែលអាចកើតមានលើផ្ទៃចំណុចប្រទាក់។ ខ្យល់ដែលជាចំហាយកម្ដៅមិនល្អ បង្កើនភាពធន់ទ្រាំកម្ដៅជាមួយនឹងគម្លាតខ្យល់ណាមួយ។ TIM ដែលប្រើសម្រាប់ការធ្វើតេស្តគឺ Bergquist 4500CVO sealant ដែលមានចរន្តកំដៅ 4.5 W/mK ។ ប្រើកម្រាស់ផ្សេងគ្នាជាច្រើននៃ TIM នេះ ដើម្បីបង្ហាញពីលទ្ធភាពនៃការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការឆ្លើយតបកម្ដៅ។ កម្រាស់ថេរត្រូវបានសម្រេចតាមរយៈការប្រើប្រាស់ gaskets ភាពជាក់លាក់រវាងបន្ទះសៀគ្វីនិងឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ។ កំរាស់គោលដៅដែលបានប្រើគឺ: ~ 200 µm ~ 700 µm

6, ការធ្វើតេស្តសៀគ្វីនិងកំដៅ / វិធីសាស្រ្តវាស់

ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធសៀគ្វីនៅលើយន្តហោះដែលបានជ្រើសរើសគឺជាការដំឡើងពាក់កណ្តាលស្ពាន ព្រោះវាតំណាងឱ្យកម្មវិធីវាលសកល។ ភាពជិតនៃឧបករណ៍ពីរទៅគ្នាទៅវិញទៅមកឆ្លុះបញ្ចាំងយ៉ាងត្រឹមត្រូវនូវប្លង់នៅនឹងកន្លែង ដោយសារខ្សែភ្លើងខ្លីជួយកាត់បន្ថយឥទ្ធិពលប៉ារ៉ាស៊ីត។ ដោយសារការត្រួតស៊ីគ្នាកម្ដៅរវាងឧបករណ៍ វានឹងដើរតួនាទីជាក់លាក់ក្នុងការឆ្លើយតបកម្ដៅ។

ដើម្បីអនុវត្តការឡើងកំដៅដែលពាក់ព័ន្ធនៅតម្លៃទាបចរន្តនឹងឆ្លងកាត់ diode រាងកាយរបស់ MOSFET ។ ដើម្បី​ប្រាកដ​ថា​វា​តែងតែ​ជា​ករណី​នេះ សូម​កាត់​ផ្លូវ​ខ្លី​ទៅ​កាន់​ម្ជុល​ប្រភព។ ការឆ្លើយតបកម្ដៅនៃឧបករណ៍ដែលបានផ្តល់ឱ្យត្រូវបានទទួលដោយការកំដៅស្ពានពាក់កណ្តាល FET ដំបូងរហូតដល់សីតុណ្ហភាពប្រសព្វនៃស្ថានភាពថេរ (សីតុណ្ហភាពលែងកើនឡើង) ហើយបន្ទាប់មកត្រួតពិនិត្យវ៉ុលបង្ហូរប្រភព (Vsd) តាមរយៈប្រភពសញ្ញាតូច 10 mA នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពប្រសព្វត្រលប់ទៅសីតុណ្ហភាពនៃស្ថានភាពត្រជាក់វិញ។ ពេលវេលាដែលត្រូវការដើម្បីឈានដល់ស្ថានភាពកម្ដៅកំឡុងពេលដំណើរការកំដៅគឺស្មើនឹងពេលវេលាដែលត្រូវការដើម្បីត្រឡប់ទៅស្ថានភាពគ្មានអគ្គិសនី។ Vsd នៃ diode រាងកាយគឺទាក់ទងទៅនឹងសីតុណ្ហភាពប្រសព្វ ដូច្នេះសមាមាត្រថេរ (mV/℃) (កំណត់ដោយការកំណត់លក្ខណៈឧបករណ៍នីមួយៗ) អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីភ្ជាប់វាជាមួយ Δ Tj ។ បន្ទាប់មកបែងចែកΔ Tj ក្នុងអំឡុងពេលត្រជាក់ទាំងមូលដោយការប្រើប្រាស់ថាមពលនៅចុងបញ្ចប់នៃដំណាក់កាលកំដៅដើម្បីទទួលបានការឆ្លើយតបកម្ដៅ (Zth) នៃប្រព័ន្ធដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

ការវាស់វែងនៃការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល 2A ការផ្គត់ផ្គង់ថាមពល 10 mA និង Vsd ត្រូវបានដំណើរការដោយ T3ster ។ T3ster គឺជាឧបករណ៍ធ្វើតេស្តពាណិជ្ជកម្មដែលត្រូវបានរចនាឡើងជាពិសេសសម្រាប់តាមដានការឆ្លើយតបកម្ដៅ។ វាប្រើវិធីសាស្រ្តដែលបានរៀបរាប់ពីមុនដើម្បីគណនាការឆ្លើយតបកម្ដៅ។

រូបភាពទី 7 ដ្យាក្រាមសៀគ្វី

7, លទ្ធផលប្រៀបធៀបក្តៅ

វាស់លទ្ធផលឆ្លើយតបកម្ដៅនៃឧបករណ៍នីមួយៗក្រោមលក្ខខណ្ឌពីរ៖

200 μm TIM

700 μm TIM

គោលបំណងនៃការវាស់វែងទាំងពីរនេះគឺដើម្បីកំណត់ថាតើការវេចខ្ចប់ណាមួយនៅក្នុងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងដែលបានផ្តល់ឱ្យមានការឆ្លើយតបកម្ដៅប្រសើរជាងមុន ហើយការឆ្លើយតបកម្ដៅរបស់ឧបករណ៍ណាមួយអាចត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរតាមរយៈវិធីសាស្ត្របញ្ចេញកំដៅខាងក្រៅ។ វាត្រូវតែត្រូវបានកត់សម្គាល់ថាលទ្ធផលទាំងនេះមិនអាចអនុវត្តបានចំពោះកម្មវិធីទាំងអស់នោះទេប៉ុន្តែគឺជាក់លាក់ចំពោះព្រំដែនកម្ដៅដែលបានរៀបរាប់។

ការប្រៀបធៀបការវេចខ្ចប់ដោយប្រើ 200 μm TIM ដែលបានដំឡើងនៅលើឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ។

សម្រាប់ប្រតិបត្តិការសាកល្បងដំបូង ឧបករណ៍នីមួយៗត្រូវបានតំឡើងនៅលើឧបករណ៍កម្តៅទឹកដែលត្រជាក់ដោយប្រើ TIM 200 μm។ ឧបករណ៍នីមួយៗទទួលបានជីពចរ 2A រហូតដល់វាឈានដល់ស្ថានភាពស្ថិរភាព។ T3ster ត្រួតពិនិត្យ Vsd កំឡុងពេលបញ្ចេញកំដៅ ហើយភ្ជាប់វាបញ្ច្រាសទៅនឹងខ្សែកោងឆ្លើយតបកម្ដៅនៃប្រព័ន្ធ។ តម្លៃនៃការឆ្លើយតបកម្ដៅក្នុងស្ថានភាពស្ថិរភាពនៃការសាយភាយកំដៅកំពូលគឺ ~ 4.13 ℃ / W ខណៈពេលដែលតម្លៃនៃ SO8FL គឺ ~ 25.27 ℃ / W ។ ភាពខុសប្លែកគ្នាយ៉ាងសំខាន់នេះគឺស្របទៅនឹងលទ្ធផលដែលរំពឹងទុក ដោយសារកញ្ចប់កំដៅកំពូលត្រូវបានភ្ជាប់ដោយផ្ទាល់ទៅលើចរន្តកំដៅខ្ពស់ និងឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅដែលមានសមត្ថភាពកំដៅធំ ដែលសម្រេចបាននូវការសាយភាយកំដៅបានល្អ។ សម្រាប់ SO8FL ដោយសារតែចរន្តកំដៅខ្សោយនៃ PCB ឥទ្ធិពលនៃចរន្តកំដៅគឺខ្សោយ។

ដើម្បីជួយយល់ពីរបៀបបង្កើនគុណសម្បត្តិទាំងនេះនៅក្នុងកម្មវិធី តម្លៃឆ្លើយតបកម្ដៅអាចត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងបរិមាណថាមពលដែលឧបករណ៍នីមួយៗអាចទប់ទល់បាន។ ថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើន Tj ពីសីតុណ្ហភាព coolant 23 ℃ទៅសីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការអតិបរមា 175 ℃ត្រូវបានគណនាដូចខាងក្រោម:

ចំណាំ៖ ភាពខុសគ្នានៃថាមពលនេះត្រូវបានរំពឹងទុកនៅក្នុងប្រព័ន្ធកំដៅជាក់លាក់នេះ។

នៅក្នុងប្រព័ន្ធកំដៅនេះ អង្គភាពបញ្ចេញកំដៅកំពូលអាចគ្រប់គ្រងថាមពល SO8FL 6 ដង។ នៅក្នុងកម្មវិធីនៅនឹងកន្លែង វាអាចត្រូវបានប្រើប្រាស់តាមវិធីផ្សេងៗគ្នាជាច្រើន។ នេះគឺជាអត្ថប្រយោជន៍មួយចំនួនរបស់វា៖

នៅពេលដែលចរន្តដែលត្រូវការគឺថេរ ដោយសារតែសមត្ថភាពថាមពលប្រសើរឡើង ឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅតូចជាងអាចត្រូវបានប្រើបើប្រៀបធៀបទៅនឹង SO8FL ។ នេះអាចបណ្តាលឱ្យមានការសន្សំថ្លៃដើម។

សម្រាប់កម្មវិធីផ្គត់ផ្គង់ថាមពលក្នុងរបៀបប្តូរ ប្រេកង់ប្តូរអាចត្រូវបានបង្កើនខណៈពេលដែលរក្សារឹមកម្ដៅស្រដៀងគ្នា។

អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់កម្មវិធីថាមពលខ្ពស់ដែលដើមឡើយមិនសមរម្យសម្រាប់ SO8FL ។

នៅពេលដែលទំហំបន្ទះឈីបថេរ សមាសធាតុឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅកំពូលនឹងមានរឹមសុវត្ថិភាពខ្ពស់ជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹង SO8FL ហើយដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពទាបជាងក្រោមតម្រូវការបច្ចុប្បន្នដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

រូបភាពទី 8 ខ្សែកោងឆ្លើយតបកំដៅដោយប្រើ 200 μ m TIM

រូបភាពទី 9 ខ្សែកោងបំរែបំរួលសីតុណ្ហភាពដោយប្រើ 200 μ m TIM

     

ការប្រៀបធៀបការវេចខ្ចប់ដោយប្រើ TIM 700 μm ដែលបានដំឡើងនៅលើឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ។

ប្រតិបត្តិការសាកល្បងមួយផ្សេងទៀតត្រូវបានធ្វើឡើងដោយប្រើកម្រាស់ TIM នៃ 700 μ m ។ នេះគឺដើម្បីប្រៀបធៀបការប្រែប្រួលនៃការឆ្លើយតបកម្ដៅជាមួយនឹងការធ្វើតេស្ត TIM 200 μm ដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់ផលប៉ះពាល់នៃវិធីសាស្ត្របញ្ចេញកំដៅខាងក្រៅលើកញ្ចប់នីមួយៗ។ ប្រតិបត្តិការសាកល្បងបានផ្តល់លទ្ធផលឆ្លើយតបកម្ដៅដូចខាងក្រោម៖ សមាសធាតុឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅកំពូលគឺ 6.51 ℃/W និង SO8FL គឺ 25.57 ℃/W ។ សម្រាប់ការរលាយកំដៅកំពូល ភាពខុសគ្នារវាងប្រតិបត្តិការ TIM ពីរគឺ 2.38 ℃/W ខណៈពេលដែលភាពខុសគ្នារវាង SO8FL គឺ 0.3 ℃/W ។ នេះមានន័យថា វិធីសាស្ត្របញ្ចេញកំដៅខាងក្រៅមានផលប៉ះពាល់យ៉ាងសំខាន់លើសមាសធាតុកំដៅកំពូល ប៉ុន្តែមានឥទ្ធិពលតិចតួចលើ SO8FL ។ នេះក៏ត្រូវបានរំពឹងទុកផងដែរ ដោយសារតែការឆ្លើយតបកម្ដៅនៃឧបករណ៍បញ្ចេញកំដៅកំពូលគឺផ្អែកជាចម្បងលើភាពធន់នឹងកម្ដៅនៃស្រទាប់ TIM ។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍កម្តៅ TIM មានចរន្តកំដៅទាបជាង។ ដូច្នេះនៅពេលដែលកម្រាស់កើនឡើង ភាពធន់នឹងកម្ដៅនឹងកើនឡើង ដែលនាំឱ្យ Rth កាន់តែខ្ពស់។

ការផ្លាស់ប្តូរ SO8FL TIM កើតឡើងរវាងបន្ទះសៀគ្វី និងឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ។ កំដៅពីសមាសធាតុរបស់វាត្រូវតែសាយភាយតាមរយៈបន្ទះសៀគ្វីដើម្បីទៅដល់ TIM និងឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅដូច្នេះការប្រែប្រួលនៃកម្រាស់មានឥទ្ធិពលតិចតួចលើភាពធន់ទ្រាំកំដៅនៃផ្លូវកំដៅសំខាន់។ ដូច្នេះ, ការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងការឆ្លើយតបកម្ដៅគឺតូចណាស់។

ការប្រែប្រួលនៃការឆ្លើយតបកម្ដៅដែលបណ្តាលមកពីការប្រែប្រួលកម្រាស់របស់ TIM បង្ហាញពីអត្ថប្រយោជន៍រួមនៃការវេចខ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូល។ TCPAK57 មានស៊ុមនាំមុខដែលលាតត្រដាងនៅផ្នែកខាងលើនៃកញ្ចប់ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការគ្រប់គ្រងកាន់តែប្រសើរឡើងនៃភាពធន់ទ្រាំកម្ដៅនៃផ្លូវកំដៅ។ សម្រាប់កម្មវិធីជាក់លាក់ និងវិធីសាស្ត្របញ្ចេញកំដៅ លក្ខណៈពិសេសនេះអាចត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការឆ្លើយតបកម្ដៅ។ នេះនឹងផ្តល់នូវសមត្ថភាពថាមពលដែលអាចគ្រប់គ្រងបាន និងមានប្រយោជន៍ជាងមុន។ SO8FL និងឧបករណ៍ SMD ស្រដៀងគ្នាគឺពិបាកក្នុងការបញ្ចេញកំដៅតាមរយៈបន្ទះសៀគ្វីដែលពួកគេបើក អាស្រ័យលើលក្ខណៈរបស់ PCB ។ នេះគឺជាកត្តាដែលមិនអាចគ្រប់គ្រងបាន ព្រោះមានអថេរជាច្រើនទៀតដែលត្រូវពិចារណាក្នុងការរចនា PCB ក្រៅពីការសាយភាយកំដៅ។

រូបភាពទី 10 ខ្សែកោងបំរែបំរួលសីតុណ្ហភាពដោយប្រើ 700 μ m TIM

រូបភាពទី 11 ខ្សែកោងបំរែបំរួលសីតុណ្ហភាពដោយប្រើ 700 μ m TIM

8. សង្ខេបចំណុចសំខាន់ៗ

កញ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូលអាចជៀសវាងការសាយភាយកំដៅតាមរយៈ PCB កាត់បន្ថយផ្លូវកំដៅពីបន្ទះឈីបទៅឧបករណ៍រំសាយកំដៅ ហើយដូច្នេះកាត់បន្ថយភាពធន់ទ្រាំកម្ដៅរបស់ឧបករណ៍។ ភាពធន់នឹងកំដៅគឺទាក់ទងដោយផ្ទាល់ទៅនឹងលក្ខណៈរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ និងសម្ភារៈចំណុចប្រទាក់កម្ដៅ។ ធន់នឹងកម្ដៅទាបអាចនាំមកនូវអត្ថប្រយោជន៍ជាច្រើនដូចជា៖

នៅពេលដែលចរន្តដែលត្រូវការគឺថេរ ដោយសារសមត្ថភាពថាមពលប្រសើរឡើង ឧបករណ៍បញ្ចេញកំដៅផ្នែកខាងលើតូចជាងអាចប្រើប្រាស់បានបើប្រៀបធៀបទៅនឹង SMD ស្តង់ដារ។ ផ្ទុយទៅវិញ នេះអាចបណ្តាលឱ្យមានការសន្សំថ្លៃដើមផងដែរ។

សម្រាប់កម្មវិធីផ្គត់ផ្គង់ថាមពលក្នុងរបៀបប្តូរ ប្រេកង់ប្តូរអាចត្រូវបានបង្កើនខណៈពេលដែលរក្សារឹមកម្ដៅស្រដៀងគ្នា។

អាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់កម្មវិធីថាមពលខ្ពស់ដែល SMD ស្តង់ដារមិនសមរម្យ។

នៅពេលដែលទំហំបន្ទះឈីបថេរ សមាសធាតុឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅកំពូលនឹងមានរឹមសុវត្ថិភាពខ្ពស់ជាងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងឧបករណ៍ SMD ដែលសមមូល ហើយដំណើរការនៅសីតុណ្ហភាពទាបជាងក្រោមតម្រូវការបច្ចុប្បន្នដែលបានផ្តល់ឱ្យ។

សមត្ថភាពបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការឆ្លើយតបកម្ដៅខ្លាំងជាងមុន។ នេះត្រូវបានសម្រេចដោយការផ្លាស់ប្តូរសម្ភារៈចំណុចប្រទាក់កម្ដៅ និង/ឬកម្រាស់។ TIM កាន់តែស្តើង និង/ឬ ចរន្តកម្ដៅកាន់តែល្អ ការឆ្លើយតបកម្ដៅកាន់តែទាប។ ការឆ្លើយតបកម្ដៅក៏អាចត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរផងដែរដោយការផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅ។ កញ្ចប់ចែកចាយកំដៅកំពូលអាចកាត់បន្ថយការសាយភាយកំដៅតាមរយៈ PCB ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយការត្រួតស៊ីគ្នាកំដៅរវាងឧបករណ៍។ ការសាយភាយកំដៅកំពូលលុបបំបាត់តម្រូវការក្នុងការភ្ជាប់ឧបករណ៍ផ្ទុកកំដៅទៅផ្នែកខាងក្រោយនៃ PCB ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការរៀបចំផ្នែកតូចៗនៅលើ PCB ។