Охлаждение SMD транзистора?, Изменение конфигурации полигона. Опции

[vlvl@ukr.net]

Допустим есть корпус D2-PAK. Если разместить его на полигоне 2 Х 2 см, получим некое термосопотивление этого полигона. Теперь , оставим тот же периметр 2 х 2 см, изменим конфигурацию полигона и выполним его в виде гребенки ( солнышка ). Как при этом изменении изменится охлаждение нашего корпуса D2-PAK, станет лучше или хуже. Кто что думает и знает по этому поводу?

[Сергей Борщ]

Станет хуже. На объемных радиаторах "ежики" дают эффект из-за увеличения площади рассеивающей поверхности. Вы же площадь уменьшаете, да еще и термосопротивление увеличиваете. Я полагаю, что максимально эффективным будет круглый полигон с 2*pi*R = периметру исходного. При том же периметре у него будет в pi раз бОльшая площадь и термосопротивление одинаковое во все стороны.

[MrYuran]

Напаять на площадку рёбрышки из жести

[Microwatt]

Допустим есть корпус D2-PAK. Если разместить его на полигоне 2 Х 2 см, получим некое термосопотивление этого полигона. Теперь , оставим тот же периметр 2 х 2 см, изменим конфигурацию полигона и выполним его в виде гребенки ( солнышка ). Как при этом изменении изменится охлаждение нашего корпуса D2-PAK, станет лучше или хуже. Кто что думает и знает по этому поводу?

Однозначно - хуже.
Не надо тут оглядываться на оребрение трехмерных радиаторов. Полигон двумерный. Только площадь его дает охлаждение. И очень желательно, чтобы все сечение меди отводило тепло в отдаленные участки полигона. Любые промежутки резко ухудшают теплоотдачу.
Не зря технологи выламывают нам руки, заставляя делать термобарьеры на SMD компонентах (подвод к площадке узкой стандартной дорожкой).

[Stanislav]

...Кто что думает и знает по этому поводу?

В общем, согласен с предыдущими авторами.
Есть ещё пара известных мне способов отвода тепла:

- по внутренней металлизации платы. Промежуточный слой делается толстым, и теплопередача осуществляется обильной пропистонкой, с дальнейшим распределением тепла по всей площади платы..
- по противоположному слою. Там в моём случае делался сплошной полигон, а теплопередача + конвекция получалась путём пропистонки большими отверстиями (ф3мм). Силовые компоненты при этом должны располагаться на одной стороне.

По опыту: поверхностные теплоотводные полигоны большой площади (более 10 см^2 с силовым прибором в центре) абсолютно неэффективны. Градиент температуры от центра к краю в "комнатных" условиях достигает градусов 40-50 при температуре корпуса силового прибора более 100 град.

Во всех остальных случаях массивный радиатор будет лучше. Трёхмерный - хотя бы тем, что площадь теплоотдачи у него в 2 раза больше, и теплопередача не сравнима с тонкой металлизацией платы.

...Не зря технологи выламывают нам руки, заставляя делать термобарьеры на SMD компонентах (подвод к площадке узкой стандартной дорожкой).

Суждение не в кассу.
Термобарьеры к теме отношения не имеют. Видимо, Вы плохо понимаете, зачем они вообще нужны.
У нас, к примеру, тепловыделяющие компоненты сажают именно на полигон. Так, как это рекомендовано в аппнотах, и для обеспечения необходимого теплоотвода.

[Microwatt]

Суждение не в кассу.
Термобарьеры к теме отношения не имеют. Видимо, Вы плохо понимаете, зачем они вообще нужны.
У нас, к примеру, тепловыделяющие компоненты сажают именно на полигон. Так, как это рекомендовано в аппнотах, и для обеспечения необходимого теплоотвода.

Да с суждением разберитесь, а потом уж определите - в кассу/не в кассу.
У Вас сажают на полигон? Так это не только у Вас.
Хотят разработчики посадить на полигон. А технологи против. Им для стабильности технологии групповой пайки нужны единообразные тонкие подводки. Заставляют делать на полигонах термобарьеры - узкие теплоизолирующие окна в меди.
В особых случаях удается отстоять пайку прямо на полигон , но это у них ручная допайка, не любят.
А к Вам попутно вопрос по "пропистонке". Вы рекомендуете 3мм диаметром? Почему 3, а не 1 или 4?
Критерий есть какой-то? Тепловой расчет?

[dpss]

Отверстия в "пропистонке" заполняете припоем или оставляете пустыми ?

[sal74]

Господа, любой разговор о радиаторах прежде всего начинают с той мощности которую необходимо сдуть с элемента. А так это кофейная гуща.
д2пак ватт и так переживет, рассеивая мощностьв конечном итоги и определит размеры радиатора. При некоторой мощности ему никакой печатный радиатор не поможет, на спину приедется лепить медный или алюминевый.

В болшенстве случаев хватает пустых, бывают исключения, когда пропистоненую плату спекают с основанием

Сообщение отредактировал sal74 - Dec 12 2008, 17:06

[Guest_orthodox_*]

А к Вам попутно вопрос по "пропистонке". Вы рекомендуете 3мм диаметром? Почему 3, а не 1 или 4?
Критерий есть какой-то? Тепловой расчет?

А наверное, из соображения что воздух в d=3mm уже как-то циркулирует, а площадь еще не съедается - потому что с двух сторон вырезанная площадь фольги как раз заменяется металлизацией на стенках отверстия. При меньшем диаметре - вроде площадь боковых стенок больше, но воздух не будет циркулировать. А при большем - съедается площадь...

PS Это все для толщины платы 1.5mm

[Stanislav]

Да с суждением разберитесь, а потом уж определите - в кассу/не в кассу.
У Вас сажают на полигон? Так это не только у Вас.

Лады, простите, если неправильно Вас понял.

...Хотят разработчики посадить на полигон. А технологи против. Им для стабильности технологии групповой пайки нужны единообразные тонкие подводки. Заставляют делать на полигонах термобарьеры - узкие теплоизолирующие окна в меди.

Не понимаю, почему?
К сожалению, счас нет возможности привести фото, но на следующей неделе попробую, если не забуду.
Силовые приборы сажаются именно на полигон, без термобарьеров.
В качестве хорошего примера могу предложить рассмотреть способ монтажа силовых транзисторов низковольтных импульсных преобразователей для самой обычной муттер-борды, имеющейся даже в компьютере, за которым Вы сейчас сидите.
Никаких термобарьеров вблизи данных элементов сроду там не замечал.

ЗЫ. Если не трудно, поясните, для чего могут потребоваться термобарьеры при пайке корпусного вывода D2-PAK, о котором идёт здесь речь? Вопрос без подколки - я действительно этого не знаю.

...В особых случаях удается отстоять пайку прямо на полигон , но это у них ручная допайка, не любят.

Нет, автомат везде. Ручками сейчас - только компоненты "на протык".

...А к Вам попутно вопрос по "пропистонке". Вы рекомендуете 3мм диаметром? Почему 3, а не 1 или 4?
Критерий есть какой-то? Тепловой расчет?

Это был лишь частный случай, о чём и написал.
Диаметр дырок выбран из тех соображений, чтобы не снижать площадь теплоотводящей поверхности (плата толщиной 1,5 мм), и обеспечить хороший проток воздуха сквозь них.
Конечно, точного расчёта не производилось - лишь грубая оценка.
Парочка плат где-то в домашнем хламе ещё должна присутствовать. Если найду - сфотографирую.

Отверстия в "пропистонке" заполняете припоем или оставляете пустыми ?

Относительно малые отверстия (ф<0,8-1 мм при толщине платы 1,5 мм), лучше заливать. Потому, что аэродинамическое сопротивление (да-да, не удивляйтесь ) таких дырок исключает эффективный проход сквозь них воздуха при конвекции.
Всё вышеизложенное относится, конечно, к случаю, когда плата располагается горизонтально, и для конвективных потоков существуют условия внутри корпуса.
Для расположения плат "на ребре" сказать затрудняюсь. Вероятно, пистоны с дырами достаточно большого диаметра могут быть полезны и там, но с меньшим эффектом.
Я бы в таком случае, скорее всего, сделал два полигона с разных сторон платы и соединил бы их не очень большими пистонами с заливкой припоем.

Господа, любой разговор о радиаторах прежде всего начинают с той мощности которую необходимо сдуть с элемента. А так это кофейная гуща...

Совершенно согласен!
Но... каков вопрос, таковы и ответы.

А наверное, из соображения что воздух в d=3mm уже как-то циркулирует, а площадь еще не съедается - потому что с двух сторон вырезанная площадь фольги как раз заменяется металлизацией на стенках отверстия. При меньшем диаметре - вроде площадь боковых стенок больше, но воздух не будет циркулировать. А при большем - съедается площадь...

PS Это все для толщины платы 1.5mm

О! Глас не отрока, но мужа.
Именно так.
Кстати, дырки нельзя располагать друг к другу вплотную - ухудшается распределение тепла по площади полигонов.

ЗЗЫ. Для двухслойных "силовых" плат, конечно, нужно выбирать материал с возможно бОльшей толщиной металлизации.
Напоминание, очевидно, лишнее, но как-то пропустил при оценке эффективности "полигонных" кулеров. Для 35 мкм делать более 8-10 см^2 с каждой стороны платы не имеет особого смысла.

[Guest_orthodox_*]

ЗЫ. Если не трудно, поясните, для чего могут потребоваться термобарьеры при пайке корпусного вывода D2-PAK, о котором идёт здесь речь? Вопрос без подколки - я действительно этого не знаю.

Это , наверное, когда платы паяют где одновременно легкие и тяжелые элементы,
то сложно термопрофиль рассчитать. Для легких и тяжелых оптимальный - отличается.
Пока толстый греется, тонкий перегреется - где-то так.
То ли флюс там успевает выпариться ,
то ли при ИК нагреве пластик перегревается - врать не буду, не помню.
Могу спросить, если кому надо...

Но не любят они этого, оох не любят...


Допайка "ручками" тяжелых элементов не обязательно подразумевает паяльник. Возможно, и местный ИК нагрев, и воздух. Заказчик может и не знать, как допаивали. Тем более что опытная монтажница не сильно отстает по скорости от автоматического монтажа (кроме уж самых навороченных автоматов)

[Stanislav]

Это , наверное, когда платы паяют где одновременно легкие и тяжелые элементы,
то сложно термопрофиль рассчитать. Для легких и тяжелых оптимальный - отличается.
Пока толстый греется, тонкий перегреется - где-то так.
То ли флюс там успевает выпариться ,
то ли при ИК нагреве пластик перегревается - врать не буду, не помню.

Ничо не понял.
С термобарьером пластик что, не перегревается? Или термопрофиль становится другим?
Да и при чём здесь ИК? Промышленная пайка осуществляется горячим воздухом, если не ошибаюсь.
Хотя, сути вопроса последнее не меняет.

Могу спросить, если кому надо.

Уж будьте столь любезны. Ибо муть беспросветную в объяснениях наблюдаю.

[Guest_orthodox_*]

Уж будьте столь любезны. Ибо муть беспросветную в объяснениях наблюдаю.

Ну, муть не беспросветная... Но не будем углубляться.
Но лучше на самом деле спросить практиков.
Тем более, что иногда и самому хочется припаять чего-то без термобарьера (например, токоизмерительный резистор). А не рекомендуется...

Чуть позже дописано:

Кажется, спрашивать уже и не надо: http://www.elinform.ru/articles_58.htm
Энциклопедия дефектов SMD монтажа... Кстати , господа, рекомендую всем. Красиво...и полезно. Дефектов много , от начала до конца процесса с фото и причинами ,и методами предупреждения/устранения... масса рекомендаций проектировщикам...

Наверное, на этом же сайте есть и как просчитывать термопрофиль для конкретных случаев,
но это, полагаю, интересно только их технологам.
нам лучше спрашивать в стиле - "можно ли так и во что это выльется"

[Stanislav]

orthodox
Вы, уважаемый, несёте какую-то пургу. Рано похвалил, видимо.
Предлагаю всё-таки попридержать поток мысли, и спросить у технологов, почему нельзя припаять D2-PAK на полигон без термобарьера, прежде, чем писать очередной пост в технической теме.

[rezident]

У нас в каком-то одном из проектов на полигонах-теплоотводах под полевиками в корпусах D2PACK вскрывали маску "сеточкой". Наш главный конструктор утверждал, что так нужно (требуется) для автоматизированной пайки. Хотя при ручной пайке я и к сплошным полигонам (в сигнальных образцах этих устройств) припаивал/выпаивал упомянутые полевики вполне нормально.

[vetal]

У нас в каком-то одном из проектов на полигонах-теплоотводах под полевиками в корпусах D2PACK вскрывали маску "сеточкой".

Для больших полигонов не маску сеточкой вскрывают, а пасту квадратиками укладывают. По крайней мере у нас делают так.

[Microwatt]

orthodox
Вы, уважаемый, несёте какую-то пургу. Рано похвалил, видимо.

Станислав, "мягше к людям", и они к вам потянутся.....
Если что-то непонятно, не надо сразу наезжать катком асфальтовым. И тут собираются не только студенты ради похвалы строгого препода....
Когда пайка идет не вручную феном с визуальным контролем оплавления площадок, а групповая в тунельной печи с инфракрасным подогревом (ну, духовка эдакая), то технологам нужно подобрать очень внимательно время пребывания платы при высокой температуре. Если мало - не все пропаяется, если много - сама плата повредится или отдельные компоненты. При этом хорошие результаты получаются, если компоненты одноразмерные. Или хоть размеры площадок и подводящих проводников приближенно одинаковые.
Те компоненты, которые будут запаиваться прямо на полигон имеют лучший теплоотвод и будут непропаяны. Потому, технологи требуют, чтобы вокруг таких площадок был термобарьер - узкая полоска без фольги, соединение с площадкой пайки стандартной узкой перемычкой.
Я упомянул термобарьеры, как прием, резко ухудшающий теплопередачу. В стартовом посте человек хотел нарезать "ежиком" площадку под D-pak. Это эквивалентно термобарьеру, что делать я и отсоветовал.
То, что Вы на площадках для силовых компонентов, для токовых шунтов никогда не видели термобарьеров - вполне понятно. Технологам нужно уступать, но не во вред общей работоспособности прибора.
Такие компоненты (кстати, и объемные тоже) они доустанавливают другими способами. Однако, недолюбливают, потому что трудоемкость выше и стабильность процесса ниже.
Придем к согласию?

[Guest_orthodox_*]

Ну вот, на эту тему ссылочкуя и давал в прошлом посту..посте...неважно.
Непропай из-за крупных компонентов там на 4 страничке энциклопедии дефектов...
http://www.elinform.ru/articles_62.htm

Дополнительно можно следующее - применяют и инфракрасный подогрев, и воздушный.
Вроде как воздушный для разноразмерных компонентов более пригоден - температура теплоносителя все же ближе к необходимой, чем температура ИК излучателя. Но массивные компоненты все равно прогревать дольше (счет идет на доли градуса так что ...), и потому проблемы все равно решаются подбором термопрофиля.

[dpss]

Термобарьеры полезны для легких компонентов типа чип-резисторов с размерами от 1206 и меньше которые при пайке могут подниматься вертикально ("надгробный камень") или при ручной пайке выводов
в отверстии подключенных к большому полигону. Тяжелый корпус D2PACK при пайке никогда вертикально не встанет.

[Guest_orthodox_*]

Термобарьеры полезны для легких компонентов типа чип-резисторов с размерами от 1206 и меньше которые при пайке могут подниматься вертикально ("надгробный камень") или при ручной пайке выводов
в отверстии подключенных к большому полигону. Тяжелый корпус D2PACK при пайке никогда вертикально не встанет.

Ну, ссылки есть. Можно и глянуть...
профессионалам виднее... каждый день паяют...

[vlvl@ukr.net]

Народ, спасибо за ответы. В принципе все понятно, изначально посетила мысля, что если нарезать ежиком, то такой полигон должен быстрее остывать, отдавать тепло ( по аналогии с игольчатым радиатором), с одной стороны, но с другой получаем возрастание термосопротивления.

[Guest_orthodox_*]

Народ, спасибо за ответы. В принципе все понятно, изначально посетила мысля, что если нарезать ежиком, то такой полигон должен быстрее остывать, отдавать тепло ( по аналогии с игольчатым радиатором), с одной стороны, но с другой получаем возрастание термосопротивления.

Даже это не проходит, игольчатый эффективнее за счет увеличения площади только лишь...А она растет в таком случае за счет боков. А толщина 30мкм - откуда площади браться?

[Stanislav]

Станислав, "мягше к людям", и они к вам потянутся.....

Согласен.
Но "если я вижу ишака, я говорю - ишак"(с).

...Если что-то непонятно, не надо сразу наезжать катком асфальтовым. И тут собираются не только студенты ради похвалы строгого препода...

В данном вопросе я - студент. О чём и поведал ранее.
Но вразумительного ответа так и не дождался.

...Когда пайка идет не вручную феном с визуальным контролем оплавления площадок, а групповая в тунельной печи с инфракрасным подогревом (ну, духовка эдакая),

То, что Вы на площадках для силовых компонентов, для токовых шунтов никогда не видели термобарьеров - вполне понятно. Технологам нужно уступать, но не во вред общей работоспособности прибора.
Такие компоненты (кстати, и объемные тоже) они доустанавливают другими способами. Однако, недолюбливают, потому что трудоемкость выше и стабильность процесса ниже.
Придем к согласию?

Нет, потому как муть усматриваю. Чем далее, тем более.
Сегодня на работе у специалистов не спросил - дел было много. И не сфотографировал.
Знаю только, что для корпусов D2-PAK термопрофиль пайки ничем не отличается от корпусов BGA, например. Как и то, что полигон прогревается во время пайки не хуже, чем сам компонент.
О мелких чип-компонентах (резисторах, конденсаторах) речь здесь не идёт, напоминаю.
Насчёт "вреда общей работоспособности прибора" - не понял. Поясните, пожалуйста.

Термобарьеры полезны для легких компонентов типа чип-резисторов с размерами от 1206 и меньше которые при пайке могут подниматься вертикально ("надгробный камень")...

Это происходит, насколько я знаю, по двум причинам:
1. Неравномерные нагрев/остывание выводов резистора (кондюка) приводит к образованию преимущественных сил натяжения с одного конца.
2. Медный проводник платы при нагреве расширяется, а потом сжимается. На клею при пайке он просто "плавает". Поэтому, пистоны в непосредственной близости от вывода в совокупе с толстыми дорожками ставить ранее не рекомендовалось (щас, вроде, сильно не возбухают уже). Дело в том, что термический к-т расширения материала чип- резистора или конденсатора не соответствует таковому у меди, поэтому возможны напряжения после пайки..
Для корпуса D2-PAK эти коэффициенты соответствуют.
Отсюда и вопрос: почему нельзя паять подобные корпуса непосредственно на полигон?

ЗЫ. Может, в теме производства плат спросить? Думаю, там дадут ответ исчерпывающий...

[dpss]

Отсюда и вопрос: почему нельзя паять подобные корпуса непосредственно на полигон?

Ответ очень простой. Посмотрите любую современную материнскую плату. Все транзисторы D2-PAK запаяны на полигоны без каких либо мостиков. Я думаю платы с тиражом в миллионы штук спроектированы технологически грамотно что бы получить минимальный брак при пайке и дальнейшей работе.

[Microwatt]

Согласен.
Но "если я вижу ишака, я говорю - ишак"(с).
Нет, потому как муть усматриваю. Чем далее, тем более.
Для корпуса D2-PAK эти коэффициенты соответствуют.
Отсюда и вопрос: почему нельзя паять подобные корпуса непосредственно на полигон?

Ну, если так все рассматривать, с высоты Монблана, то, конечно, муть. И все внизу - ишаки.
В третий раз пояснить пытаюсь, что о термобарьерах в связи с корпусами D-pak, D2-pak речь никогда и не шла. В третий раз пытаюсь втолковать, что нарезание "ежиком" полигона под D-pak я сравнил с термобарьером, как способ ухудшить отвод тепла при пайке мелких компонентов.
Паяйте D2-PAK прямо на полигон, нет проблем.

[Stanislav]

Ну, если так все рассматривать, с высоты Монблана, то, конечно, муть. И все внизу - ишаки.

Вы меня неправильно поняли.
По "ишаком" я подразумевал транзисторы в корпусе D2-PAK, установленные на радиатор безо всяких термобарьеров. Которые можно увидеть сплошь да рядом.
Читайте классику: Л.Соловьёв "Очарованный принц".

...В третий раз пояснить пытаюсь, что о термобарьерах в связи с корпусами D-pak, D2-pak речь никогда и не шла. В третий раз пытаюсь втолковать, что нарезание "ежиком" полигона под D-pak я сравнил с термобарьером, как способ ухудшить отвод тепла при пайке мелких компонентов.
Паяйте D2-PAK прямо на полигон, нет проблем.

Понятно.
Только мне показалось, что Вы (да и не только Вы) давеча писали и о сложностях установки без термобарьеров приборов, о которых упомянул Автор темы. Если неправильно Вас понял - извините.
Сегодня спросил у наших специалистов, что и как.
Никаких преград для пайки D2-PAK прямо на полигон они не видят. Что и требовалось доказать.

Ответ очень простой. Посмотрите любую современную материнскую плату...

Да мне-то зачем?
Посмотрите сами на пост №10 данной темы, да прочитайте его. Именно об этом я там и написал.