Inserimento di un pad termico ed altri accorgimenti che soddisfano le esigenze termiche con Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Creato: May 20, 2020
Inserimento di un pad termico ed altri accorgimenti che soddisfano le esigenze termiche con Altium Designer

Le esigenze termiche di componenti a potenza o velocità elevata possono influire notevolmente sulla funzionalità del vostro PCB. Il vostro software di progettazione ha un ruolo fondamentale nell’aiutarvi a creare progettazioni durevoli che siano in grado di resistere ai problemi dovuti al calore generato nel vostro PCB e a mitigarli. Quando il vostro software di progettazione contiene funzioni di simulazione e verifica in un’unica interfaccia, potete identificare con rapidità i punti più caldi e aggiungere elementi come pad termici che contribuiscano a dissipare il calore nel vostro PCB.

Affrontiamo la realtà: la progettazione di hardware è molto più complessa rispetto alla progettazione di software. Esistono tonnellate di problemi esoterici da prendere in considerazione quando si progetta un PCB. Quando progettate il vostro PCB dovete considerare cose come le strategie di indirizzamento, la progettazione delle vie, la selezione dei componenti e l’individuazione del processo di produzione appropriato. Prendere le decisioni sbagliate in una qualsiasi di queste aree può compromettere la vostra progettazione e rendere il vostro PCB utile solo come fermacarte.

Il software di progettazione giusto vi aiuta a risolvere questi problemi e a realizzare eccellenti PCB con più facilità. Il miglior software di progettazione fa molto di più che consentirvi di creare schematici di componenti elettronici o realizzare il layout della vostra scheda. Avrete bisogno di un pacchetto completo che includa la funzioni di cui avete bisogno per verificare la funzionalità del vostro dispositivo e aggiungere funzioni specifiche come un pad termico. Avrete inoltre bisogno di un software di progettazione che si interfacci direttamente con i vostri strumenti di simulazione.

Invece di tentare la fortuna con un software di progettazione che include set di funzioni incoerenti e richiede di imparare più flussi di lavoro, un ambiente di progettazione unificato vi permette di accedere alle migliori funzioni con un flusso di lavoro coerente in un'unica interfaccia. Nessun’altra piattaforma di progettazione offre set di funzioni unificati in un unico programma con un flusso di lavoro coerente. Il vostro software di progettazione deve permettervi di accedere ai migliori set di funzioni con un formato dati coerente in un’unica interfaccia, nonché di designare materiali termici di interfaccia come pad termici, dissipatori di calore e pasta termica in tutta sicurezza senza posizionare componenti inutili.

Progettare PCB in grado di resistere alle alte temperature

Quando state progettando la rete di distribuzione dell’energia nel vostro PCB, e in particolare nei PCB multistrato, può essere difficile individuare le aree in cui le esigenze termiche diventano importanti. Ovviamente potete aggiungere elementi di raffreddamento come dissipatori di calore o elementi attivi come ventole, ma un simulatore efficace può aiutarvi a prendere decisioni di progettazione semplici in grado di migliorare le prestazioni del vostro circuitosenza richiedere l’uso di queste misure, tenendo sotto controllo la temperatura PCB.

Sfiati termici come un pad termico di interfaccia, gap pad termici e pasta termica sono ottimi modi per allontanare il calore da componenti che consumano una grande quantità di energia. Altri elementi nel vostro PCB, come vie con alta resistenza e la disposizione stessa del componente, potrebbero non essere risolti con questo tipo di soluzioni. Potete identificare quali componenti possono creare problemi termici usando un ottimo strumento di analisi della rete di distribuzione dell’energia direttamente nel vostro software di progettazione.

Verificare le scelte di progettazione con simulazioni efficaci

Gli strumenti di simulazione rivestono un ruolo importante quando si devono prendere decisioni di progettazione critiche. Il vostro circuito potrebbe includere elementi o componenti che generano una quantità significativa di calore, aumentando la temperatura PCB complessiva, ma potreste non accorgervene a meno che non possiate vederlo in un output di simulazione. Se state lavorando con una piattaforma di progettazione unificata, gli strumenti di simulazione si interfacciano direttamente con i dati di progettazione, permettendo di stabilire con facilità quali porzioni della progettazione devono essere modificate prima di produrre il PCB.

Altri pacchetti software di progettazione di PCB sostengono di creare un’esperienza di progettazione che unifica le funzioni di progettazione, anche se le diverse funzioni continuano a essere segmentate in programmi diversi con flussi di lavoro incoerenti. Se volete eseguire simulazioni sul vostro dispositivo, dovrete esportare i dati della progettazione tra i moduli di progettazione e simulazione. Ciò può causare la formattazione dei problemi e ostacolare notevolmente la produttività.

Definizione di forme poligonali in Altium Designer, utilizzabili per la creazione di un pad termico

Definizione di forme poligonali in Altium Designer, utilizzabili per la creazione di un pad termico

Analisi dell’erogazione di energia nel vostro software di progettazione di PCB

Problemi come perdite IR e generazione di calore da componenti ad alta velocità possono pesare notevolmente sul vostro PCB. Questi possono causare una temperatura PCB elevata nel circuito, che può a sua volta portare a problemi di affidabilità di vie, tracce e alcuni componenti sensibili. Individuare questi problemi prima di mandare la vostra scheda in produzione vi aiuterà a capire dove applicare pad termici, pasta termica, ventole di raffreddamento, dissipatori di calore e altre misure per dissipare il calore.

Un ottimo simulatore dell’erogazione di energia nel vostro PCB vi aiuterà a identificare questi potenziali problemi visivamente. L’output di uno strumento di analisi della rete di erogazione dell’energia permette di calcolare con facilità le perdite IR nel vostro PCB; le aree con perdite IR elevate indicano la presenza di punti caldi. Potete anche verificare che i componenti a valle ricevano il livello di tensione corretto ed effettuare riprogettazioni laddove necessario.

Rilevare i punti più caldi con il miglior software di progettazione di PCB

Un ottimo pacchetto di progettazione di PCB vi consente di lavorare con molti strumenti di simulazione in un unico programma senza dover esportare i dati di progettazione tra i moduli. Il simulatore PDN dovrebbe leggere i dati direttamente dai componenti per potervi offrire risultati più accurati. Solo il miglior software di progettazione di PCB include questi strumenti di progettazione e verifica in un’unica interfaccia con un flusso di lavoro intuitivo. In questo modo potete ottimizzare il posizionamento di pad termici e dissipatori di calore.

Identificazione dei punti con elevata temperatura PCB nello strumento di analisi PDN

Identificazione dei punti con elevata temperatura PCB nello strumento di analisi PDN

Strumenti di progettazione, simulazione e verifica in Altium Designer

Un ambiente di progettazione di PCB unificato offre tutti gli strumenti di progettazione in un unico programma, collegandoli direttamente con librerie di componenti estese. Per diagnosticare l’integrità del segnale e mappare accuratamente la distribuzione dell’energia serve un motore di simulazione efficace che si interfacci con un modello di componenti unificato. Gli strumenti di simulazione e verifica sono integrati nella stessa interfaccia e sono realizzati usando lo stesso motore basato su regole, assicurando una comunicazione dei dati coerente tra le funzioni di progettazione.

Ispezionare l’energia e l’integrità del segnale nel vostro dispositivo è facile quando potete accedere istantaneamente agli strumenti di simulazione nel vostro software di progettazione. Ma per verificare la conduttività termica e la funzionalità della progettazione di materiali termici di interfaccia serve molto di più che dei buoni simulatori. Dovrete verificare che la vostra progettazione rispetti regole di progettazione standardizzate e personalizzate. Altium Designer vi permette di accedere a tutte le funzioni di progettazione, simulazione e verifica di cui avete bisogno per ottenere i migliori risultati all’interno di un ambiente di progettazione unificato.

Individuare i punti termici pericolosi nel vostro PCB con Altium Design

Molti problemi termici derivano dalla perdita IR in tracce, pad termici, pasta termica e componenti. Questi problemi possono essere individuati con gli strumenti di simulazione appropriati. L’analisi PDN vi aiuta a identificare le perdite IR all’interno del PCB. Queste perdite sono difficili da individuare per la maggior parte dei simulatori, pertanto Altium Designer presenta queste informazioni in un’interfaccia visiva. In questo modo potete individuare con facilità le aree problematiche nel vostro PCB e apportare le modifiche necessarie.

Altium Designer è l'unico pacchetto di progettazione di PCB che colloca tutte queste funzioni critiche e tante altre in una singola interfaccia unificata. Dimenticatevi di dover passare da un programma all’altro solo per iniziare a progettare il vostro PCB. Avrete tutto ciò che vi serve per progettare schematici, disporre il layout della vostra scheda, identificare problemi sui pad termici, capire dove collocare il grasso termico o un gap pad termico e verificare la funzionalità e la temperatura PCB mediante controlli delle regole. Una volta che la vostra progettazione sarà stata approvata, potrete generare i deliverable per il vostro produttore nei formati standard.

Altre piattaforme di progettazione sostengono di offrire set di funzioni unificati, ma che continuano a obbligarvi a muovervi da un modulo all’altro solo per svolgere le attività di progettazione e condurre i test sulla conduttività termica. Altium Designer è l’unica piattaforma che offre tutti gli strumenti di progettazione, verifica e simulazione in un’unica interfaccia. Lavorare con il miglior ambiente di progettazione vi aiuta a realizzare i PCB migliori e a verificarne la funzionalità. Risparmiate tempo e denaro evitando PCB difettosi e capite dove posizionare i pad termici o la pasta termica.

Se non avete familiarità con il software di progettazione unificato, Altium Designer offre team di supporto dedicati e risorse che vi aiuteranno a muovere i primi passi e vi sosterranno durante l’intero percorso. Avrete accesso a tantissime risorse come il forum AltiumLive, i podcast e i webinar di esperti di progettazione di PCB e a un’ampia knowledge base con consigli di progettazione. Inoltre, avrete accesso a esempi e tutorial sulla progettazione che vi mostreranno come iniziare a usare le diverse funzioni.

Quando tutti i vostri strumenti di progettazione fondamentali sono realizzati per lavorare sinergicamente in un unico programma, potete risparmiare tantissimo tempo e assicurarvi che il vostro PCB funzioni come previsto. Gli strumenti in Altium Designer sono realizzati con un motore di progettazione basato su regole. Questo vi dà la certezza che il vostro prossimo PCB soddisferà o supererà gli standard principali del settore per la vostra applicazione. È giunto il momento di provare Altium Designer.

Sull'Autore

Sull'Autore

Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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