Чи додає тепловий рельєф на друкованій платі підвищує електричний опір?

Я тільки починаю розробку ПХБ (для задоволення) і натрапив на цей термін, який називається тепловим рельєфом. Це підвищує термостійкість, тому компоненти можна легко спаяти. Але відповідно до того, що я дізнався, тепловий та електричний опір завжди пов'язані. Тож чи тепловий рельєф будь-яким способом також збільшує електричний опір? Якщо ні, то яка помилка я роблю? Це може здатися дурним, але я не можу це вийти з розуму.

pcb resistance

— користувач2578666
джерело

Чотири сліди принаймні великі, як звичайний слід. Ви просто не отримуєте повного 360-градусного з'єднання з землею або силовою площиною. Але якби такої площини не було, у вас був би лише тонкий слід. Тепловий рельєф використовується тому, що електропровідність тепла настільки хороша, що паяти колодку важко. Це також означає, що електропровідність смішно хороша; більше, ніж вам зазвичай потрібно.

— Каз

Більш цікавим може бути питання, якщо він додасть достатньої індуктивності, щоб бути важливим у швидкодіючих додатках.

— Кріс Страттон

"тепловий і електричний опір завжди підключено" Не обов'язково: Алмаз - це електричний ізолятор і відомий найкращий твердий тепловий провідник.

— ендоліт

Відповіді:

Тепловий рельєфний майданчик - це по суті колодка, яка має менше мідного з'єднання з площиною (наприклад, площиною заземлення).

Звичайна прокладка буде просто з'єднана в усіх напрямках, при цьому паяльна маска оголює область, яку потрібно припаяти. Однак мідна площина тоді виконує функцію гігантського радіатора, який може ускладнити пайку, оскільки це вимагає довше тримати праску на майданчику та ризикувати пошкодити деталь.

Скорочуючи мідні з'єднання, ви обмежуєте кількість передачі тепла до площини. Звичайно, випливає, що при зменшених мідних контурах провідності ви також маєте більший електричний опір. Збільшення опору незначне порівняно зі зниженням теплопровідності.

Це не повинно викликати занепокоєння, якщо колодка не проводить сильний струм таким чином, що чотири сліди (на стандартному тепловому рельєфі) разом є недостатніми для перенесення струму; або якщо це для високочастотних сигналів, де тепловий рельєф може спричинити небажану індуктивність.

Просто, щоб показати зоровий малюнок на нормальних та теплових рельєфних майданчиках:

Нормальне проти терморельєфного ПК

Прокладка ліворуч з'єднана з мідною площиною (зеленою) у всіх напрямках, тоді як на колодці праворуч мідь травилася так, що лише чотири «сліди» з'єднують її з площиною.

Для розваги я використовував калькулятор опору сліду, щоб оцінити, якою може бути різниця електричного опору.

Розглянемо терморельєфну накладку. Якщо припустити, що чотири "сліди" мають ширину 10 млн (0,010 ") і приблизно 10 мілі в довжину від колодки до площини, то кожен з них має опір близько 486 мкОм.

Чотири паралельних "резистора" давали б нам загальний опір:

R_{т о т а л} = \frac{1}{\frac{1}{486 мк Ω} \cdot 4} = \frac{486 мк Ω}{4} = 121.5 мк Ω

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

Якщо ми наблизимо один порожній простір, створений тепловим рельєфом, щоб він мав еквівалент близько трьох таких слідів, що дає нам 16:

R_{т о т а л} = \frac{486 мк Ω}{16} = 30.375 мк Ω

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

$0.0001215$ $0.000030375$

Теплові властивості, з іншого боку, суттєво відрізняються. Я не дуже добре знаю формули теплопровідності, тому не буду намагатися її обчислити. Але я можу вам сказати з досвіду, що пайка одне проти іншого дуже помітна.

_{Значення, обчислені з урахуванням шару міді на 1 унцію.}

— JYelton
джерело

Це робить з тих пір. Його електричний опір також збільшується, але збільшення не таке істотне порівняно з термічним опором

— користувач2578666

Для теплових розрахунків, хоча і не точних, можна здебільшого припустити, що зміна теплового опору пропорційна зміні електричного опору. Отже, ваш 4-кратний приріст опору (який, як ви вже сказали, все ще лише поступовий приріст) отримує вас на порядок 4-кратного "легшого" пайки. Теплові рівняння мають разючу схожість з електричними.

— scld

Ця відповідь дійсно хороша, але ви повинні придивитись до цієї відповіді на подібне питання, яке має багато сенсу, тому в основному залежить, чи буде ваша дошка припаяти вручну (потім ви поставите тепловий рельєф) або в духовку (тоді ви не ставите тепловий рельєф).

— JAMS88

+1, приголомшлива відповідь. Чи правда, що для наскрізного отвору теплові рельєфні накладки необхідні лише на плоских шарах (PWR та GND)? На шарах сигналу (знизу і вгорі) немає необхідності в терморельєфній панелі, чи не так? 10х.

— Сергій Горбіков

@ Segei Так, сигнальний шар, де колодка підключається до сліду, а не до площини, не потребує теплового рельєфу. Якщо слід є великим, можуть бути винятки.

— JYelton

Додатковою перевагою використання термічних батарей є те, коли вам потрібно видалити компонент із друкованої плати для заміни або з інших причин. Це набагато складніше знежирити свинець, припаяний до колодки, яка не має теплового рельєфу, але прив’язана до площини або заливки. Будь-яка людина, що переробляє дошку, яку ви створили, оцінить вашу продуманість використання термічних термінів. У роботах РФ індуктивність теплових спиць буде незначною, поки ви не дістанете до дійсно високих частот, 10 гігагерців або вище, де помітно застосовуються різні способи підключення речей і віаси в основному використовуються для з'єднання наземних площин разом (відстані менше однієї довжини хвилі частоти, яка очікується одна від одної і прошита по всій периферії площини або заливки), щоб не прокладати сигнали наскрізь. (Якщо ви намагаєтесь, ви завжди можете знайти винятки з будь-якого "правила",

— Дон Маккаллум
джерело

З кожного правила є виняток. Гарне питання. Хороші відповіді вище. Як правило, я використовую "прямі з'єднання" для через і колодки до літаків. За винятком випадків, коли є наскрізний отвір, який потрібно спаяти. Отже, для отвору компонентів, таких як роз'єми, резистори, конденсатори тощо, якщо вони підключаються до площини, використовуйте тепловий рельєф. Зауважте, великий слід може стати "тепловою площиною". Для компонентів SMT я використовую "прямі підключення", тому що, я припускаю, плата збирається із заправкою в духовці. Піч контролює температуру всієї дошки, тому тепловий рельєф не допомагає в монтажі. Я не рекомендую вручну збирати SMT з міркувань надійності. Її відносно легко зламати рукою конденсатора. Навіть для навчених монтажників. Ремонт - вторинна проблема. Найчастіше дошку обрізають. Або має бути.

— Тім F
джерело