L'aggiunta del rilievo termico sul PCB aumenta la resistenza elettrica?

Ho appena iniziato a progettare il PCB (per divertimento) e mi sono imbattuto in questo termine chiamato sollievo termico. Aumenta la resistenza termica in modo che i componenti possano essere saldati facilmente. Ma secondo quanto ho appreso, la resistenza termica ed elettrica è sempre connessa. Quindi il rilievo termico aumenta in qualche modo anche la resistenza elettrica? In caso contrario, qual è l'errore che sto facendo? Può sembrare sciocco ma non riesco a togliermelo dalla mente.

pcb resistance

— user2578666
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Le quattro tracce sono almeno grandi come una normale traccia. Non stai ottenendo l'intera connessione a 360 gradi a terra o al piano di potenza. Ma se non ci fosse un tale piano, avresti solo una traccia sottile. Il rilievo termico viene utilizzato perché la conduttanza del calore è così buona che è difficile saldare il pad. Ciò significa anche che la conduttività elettrica è ridicolmente buona; più del solito.

— Kaz,

Una domanda più interessante potrebbe essere se aggiunge abbastanza induttanza per essere significativa nelle applicazioni ad alta velocità.

— Chris Stratton,

"La resistenza termica ed elettrica è sempre connessa" Non necessariamente: Diamond è un isolante elettrico e il miglior conduttore termico solido conosciuto.

— endolith,

Risposte:

Un pad di rilievo termico è essenzialmente un pad che ha meno connessioni in rame a un piano (come un piano di massa).

Un normale pad sarebbe semplicemente collegato in tutte le direzioni, con la maschera di saldatura che espone l'area da saldare. Tuttavia, l'aereo di rame funge quindi da gigantesco dissipatore di calore che può rendere difficile la saldatura, poiché richiede di mantenere il ferro sul cuscinetto più a lungo e rischiare di danneggiare il componente.

Riducendo le connessioni in rame, si limita la quantità di trasmissione del calore al piano. Ne consegue ovviamente che con percorsi di conduzione in rame ridotti, si ha anche una maggiore resistenza elettrica. L'aumento della resistenza è marginale rispetto alla riduzione della conducibilità termica.

Questo non dovrebbe essere un problema a meno che il pad non stia trasportando corrente elevata in modo tale che le quattro tracce (su un rilievo termico standard) insieme non siano sufficienti a trasportare la corrente; o se è per segnali ad alta frequenza in cui il rilievo termico può causare induttanza indesiderata.

Solo per mostrare una visuale sui rilievi di rilievo normali vs termici:

Pad PCB normale contro rilievo termico

Il pad a sinistra è collegato al piano di rame (verde) in tutte le direzioni mentre il pad a destra ha il rame inciso in modo tale che solo quattro "tracce" lo collegano al piano.

Solo per divertimento, ho usato un calcolatore di resistenza alla traccia per stimare quale potrebbe essere la differenza di resistenza elettrica.

Considera il rilievo termico. Se assumiamo che le quattro "tracce" siano larghe 10 mil (0,010 ") e lunghe circa 10 mil dal pad al piano, ognuna di esse ha una resistenza di circa 486μΩ.

I quattro "resistori" in parallelo ci darebbero una resistenza totale di:

R_{t o t un' l} = \frac{1}{\frac{1}{486 μ Ω} \cdot 4} = \frac{486 μ Ω}{4} = 121.5 μ Ω

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

Se approssimiamo uno spazio vuoto creato dal rilievo termico per avere l'equivalente di circa tre di tali tracce, dandoci 16 in totale:

R_{t o t un' l} = \frac{486 μ Ω}{16} = 30,375 μ Ω

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

$0.0001215$ $0.000030375$

Le proprietà termiche, d'altra parte, sono significativamente diverse. Non conosco molto bene le formule di conducibilità termica, quindi non proverò a calcolarle. Ma posso dirti per esperienza che è molto evidente saldare l'uno contro l'altro .

_{Valori calcolati ipotizzando uno strato di rame da 1 oz.}

— JYelton
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Questo da allora. È anche che la resistenza elettrica aumenta ma l'aumento non è così significativo rispetto alla resistenza termica

— user2578666

Per i calcoli termici, sebbene non precisi, si può presumere che la variazione della resistenza termica sia proporzionale alla variazione della resistenza elettrica. Quindi, il tuo aumento di resistenza 4x (che, come hai detto, è ancora solo un aumento incrementale) ti porta nell'ordine di una saldatura "più facile" 4x. Le equazioni termiche hanno una sorprendente somiglianza con quelle elettriche.

— scld

Questa risposta è DAVVERO buona, ma dovresti dare un'occhiata a questa risposta a una domanda simile che ha molto senso, quindi in pratica dipende se la tua tavola sarà saldata a mano (quindi metti un rilievo termico) o in forno (quindi non metti sollievo termico).

— JAMS88,

+1, risposta fantastica. È vero che per un cuscinetto a foro passante sono necessari dei rilievi termici solo su strati piani (PWR e GND)? Sui livelli di segnale (in basso e in alto) non è necessario un pad di rilievo termico, no? 10x.

— Sergei Gorbikov,

@Segei Sì, uno strato di segnale in cui il pad si collega a una traccia piuttosto che a un piano non dovrebbe necessitare di un rilievo termico. Se la traccia è grande, potrebbero esserci delle eccezioni.

— JYelton,

Un ulteriore vantaggio dell'uso delle termiche è quando è necessario rimuovere un componente da un PCB per la sostituzione o per altri motivi. È molto più difficile dissaldare un piombo saldato a un cuscinetto che non ha rilievi termici ma è legato a un piano o a un getto. Chiunque rielabori una tavola che hai progettato apprezzerà la tua ponderazione per l'utilizzo delle termiche. Nel lavoro a RF l'induttanza dei raggi termici sarà trascurabile fino a quando non si raggiungono frequenze davvero elevate, 10 decimi di Gigahertz o migliori, in cui vengono utilizzati metodi marcatamente diversi di aggancio delle cose e i viali vengono principalmente utilizzati per legare insieme i piani di terra (spaziati meno di una lunghezza d'onda della frequenza prevista a parte e cucita intorno alla periferia del piano o getto per non far passare i segnali. (Puoi sempre trovare eccezioni a qualsiasi "regola" se provi,

— Don McCallum
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Ci sono eccezioni ad ogni regola. Buona domanda. Buone risposte sopra. In genere uso "connessioni dirette" per via e pad agli aerei. Tranne se esiste un componente del foro passante che deve essere saldato. Pertanto, per i componenti a foro passante come connettori, resistori, condensatori ecc., Se si collegano a un piano, utilizzare uno scarico termico. Nota una traccia di grandi dimensioni può diventare un "piano termico". Per i componenti SMT, utilizzo "connessioni dirette" perché, suppongo, la scheda viene assemblata con riflusso in un forno. Il forno controlla la temperatura dell'intera scheda, quindi un rilievo termico non aiuta nel montaggio. Non consiglio l'assemblaggio manuale di SMT per motivi di affidabilità. È relativamente facile rompere un condensatore a mano saldandolo. Anche per assemblatori addestrati. La riparazione è una preoccupazione secondaria. Molto spesso la tavola viene demolita. O dovrebbe essere.

— Tim F
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