สวัสดีทุกท่านอีกครับ นี่ก็เข้าเดือน 5 กันแล้ว จะครึ่งปีอีกแล้วครับ รวดเร็วมากๆ
วันนี้เราก็มาต่อกันเรื่อง Thermal Managment ภาค 2 กันดีกว่าครับ หลังจากที่เราได้พูดคุยกันไปเรื่อง Aluminium PCB หรือ Metal core PCB กันไปแล้ว
เราก็มาพูดถึงการใช้ทองแดงหนา กว้าง และ Thermal Via ในการถ่ายเทความร้อนกันดีกว่าครับ
ทองแดงของลายวงจรนั้นถือเป็นตัวนำความร้อนที่ดีอย่างนึงเช่นกัน มันจึงถูกนำมาใช้เพื่อการถ่ายเทความร้อนจากอุปกรณ์ที่มีความร้อนสูง โดยมี 2 ลักษณะคือ ใช้ลายเส้นที่มีความหนาทองแดงเพิ่มขึ้น+ กว้างขึ้น เพื่อให้มีพื้นที่กระจายความร้อนออกได้จากด้านเดียวกันได้เร็วขึ้น (ว่าง่ายๆก็คือมีพื้นที่รับความร้อนที่เพิ่มขึ้นครับ) และ มีรู ที่ชุบทองแดง Through hole รูปเล็กๆ เรียกว่า Thermal Via จำนวนหลายๆรู ใต้อุปกรณ์ที่สร้างความร้อน เพื่อใช้ทองแดงในรูเหล่านั้น ดึงความร้อนลงมายังชั้นด้านล่างที่อาจจะติด Heatsink เพื่อ ระบายความร้อนออกให้เร็วยิ่งขึ้น
งานลักษณะนี้ มักจะถูกใช้กับงานที่เป็น วัตถุดิบ FR4 มีความความหนาน้อยๆ และเป็นงาน 2 หน้า รูเชื่อมถึงกัน หรือ PTH ครับ เพราะ Thermal via ต้องเป็นงาน 2 Layer
โดยภาพรวมแล้ว Thermal via ก็สามารถช่วยลดอุณหภูมิของอุปกรณ์ที่สร้างความร้อนได้ดี หากมีการออกแบบที่ถูกต้อง และมีจำนวนรูเจาะที่จะระบายความร้อนลงชั้นด้านล่างที่มากพอ กับ พื้นที่ถ่ายเทความร้อนด้านหลังที่มากพอ (สามารถดูภาพประกอบ ได้ครับ ในภาพจะเป็นการจับความร้อนด้าน Bottom layer อีกฝั่งนึงของอุปกรณ์ที่กำเนิดความร้อน โดยเปรียบเทียบความร้อนที่ส่งผ่านออกมา บนงานที่ไม่มี Thermal Via, งานที่มี Via4 รู และงานที่มี Via 16 รู จะเห็นได้ชัดว่า งานที่มี Via จะมีการระบายความร้อนสะสมจากอุปกณ์ด้าน Top ทะลุออกมาด้านหลังมาก)
ถึงแม้ว่า ทองแดง จะมีค่าการนำความร้อนที่ สูงถึง 398 W/mk. เมื่อเปรียบเทียบกับ Metal core ที่ ชั้นฉนวน สามารถถ่ายเทความร้อนได้เพียง 2.2 W/mk และชั้น Aluminuium ที่ 150 W/mk. แต่เมื่อเทียบในสัดส่วนกันแล้ว สำหรับ Metal core PCB ยังสามารถกระจายความร้อนได้ดีกว่า งานแบบ Thermal via เนื่องจาก มีพื้นที่ในการกระจายตัว/รองรับ ของความร้อนที่มากกกว่า (เพราะเป็นอลูมิเนียมทั้งแผ่น) จึงทำให้อุณหภูมิ ความร้อน ณ อุปกรณ์ที่ปล่อยความร้อนออกมา สามารถระบายได้รวดเร็วกว่า ในส่วนของ Thermal via บน Material FR-4 หาก มีการเพิ่มพื้นที่ทองแดงให้กว้างขึ้น/ความหนาทองแดงที่เพิ่มขึ้น และจำนวนรูระบายความร้อนไปยังชั้นล่างที่มากขึ้น ก็จะสามารถช่วยระบายความร้อนได้ใกล้เคียงกับ Metal core PCB (แต่ต้องย้ำนะครับว่า ต้อง Design องค์ประกอบต่างๆให้เพียงพอ)
การเลือกใช้ต้องคำนึงถึงความซับซ้อนของลายวงจร พื้นที่ในการกระจายความร้อนสะสมของอุปกรณ์ เป็นหลัก เพื่อให้ได้อุณหภูมิเป้าหมายที่ต้องการ
Credit : https://www.digikey.co.th/…/optimizing-pcb-thermal-performa… - Thermal conductive value
PCB Thermal Design Improvement Through Thermal Vias
NADEZHDA KAFADAROVA, ANNA ANDONOVA Department of Microelectronics
Technical University of Sofia
1797 Sofia, 8, Kl. Ohridski str. BULGARIA
เผื่อว่าท่านใดพลาดบทความที่ Admin ได้เขียนไว้ก่อนหน้านี้ ต่อไปถ้า Admin มีบทความใหม่ๆ จะใส่ Link บทความเก่าๆไว้ด้วยสำหรับคนที่สนใจสามารถเปิดอ่านได้ หรือหากเห็นว่าบทความอาจจะมีประโยชน์ กับเพื่อนๆก็สามารถแชร์ได้ครับ ไม่สงวนสิทธิ์ ใดๆ แต่รบกวนช่วย Credit link ต่างๆที่ผมได้สรุปมาตามใน Link นั้นๆด้วยนะครับ
สำหรับ PCB Thermal Management Part ใกล้คลอดแล้วครับ อดใจรอกันอีกนิดนะครับ
1) "ประวัติศาสตร์ PCB"
https://www.facebook.com/cipcb/posts/10156459610348380?__tn__=K-R
2) "ประเภทของ PCB - Rigid"
https://www.facebook.com/cipcb/posts/10156469408163380?__tn__=K-R
3) "ประเภทของ PCB - Flexible และ Rigid-Flex"
https://www.facebook.com/cipcb/posts/10156476859588380?__tn__=K-R
4) "PCB Thermal Management การจัดการความร้อนสำหรับ PCB Part1"
https://www.facebook.com/cipcb/posts/10156489057343380?__tn__=K-R