A adição de alívio térmico na placa de circuito impresso aumenta a resistência elétrica?

Estou apenas começando no design de placas de circuito impresso (por diversão) e me deparei com esse termo chamado alívio térmico. Aumenta a resistência térmica para que os componentes possam ser soldados facilmente. Mas de acordo com o que aprendi, a resistência térmica e elétrica está sempre conectada. Então, o alívio térmico também aumenta a resistência elétrica? Se não, qual é o erro que estou cometendo? Isso pode parecer bobagem, mas não consigo tirar isso da cabeça.

pcb resistance user2578666
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Os quatro traços são pelo menos grandes como traços comuns. Você simplesmente não está obtendo a conexão completa de 360 graus com o terra ou o plano de energia. Mas se não houvesse esse plano, você teria apenas um traço fino. O alívio térmico é usado porque a condutividade do calor é tão boa que é difícil soldar o eletrodo. Isso também significa que a condutividade elétrica é ridiculamente boa; mais do que você normalmente precisa.

Kaz

Uma pergunta mais interessante pode ser se ela adiciona indutância suficiente para ser significativa em aplicações de alta velocidade.

Chris Stratton

"a resistência térmica e elétrica está sempre conectada" Não necessariamente: o diamante é um isolador elétrico e o melhor condutor térmico sólido conhecido.

endolith

Respostas:

Uma almofada de alívio térmico é essencialmente uma almofada que possui menos conexões de cobre com um plano (como um plano de terra).

Um bloco normal seria simplesmente conectado em todas as direções, com a máscara de solda expondo a área a ser soldada. No entanto, o avião de cobre serve como um dissipador de calor gigante, o que pode dificultar a solda, pois exige que você mantenha o ferro na almofada por mais tempo e corre o risco de danificar o componente.

Ao reduzir as conexões de cobre, você limita a quantidade de transmissão de calor ao avião. Segue-se, é claro, que com os caminhos de condução de cobre reduzidos, você também tem maior resistência elétrica. O aumento da resistência é marginal em comparação com a redução da condutividade térmica.

Isso não deve ser uma preocupação, a menos que o bloco carregue alta corrente, de modo que os quatro traços (em um alívio térmico padrão) juntos sejam insuficientes para transportar a corrente; ou se for para sinais de alta frequência, onde o alívio térmico pode causar indutância indesejada.

Apenas para mostrar um visual das almofadas de alívio normais e térmicas:

Almofada PCB de alívio térmico vs normal

O bloco à esquerda está conectado ao plano de cobre (verde) em todas as direções, enquanto o bloco à direita teve o cobre gravado, de modo que apenas quatro "traços" o conectam ao avião.

Apenas por diversão, usei uma calculadora de resistência a traços para estimar qual seria a diferença de resistência elétrica.

Considere a almofada de alívio térmico. Se assumirmos que os quatro "traços" têm 10 mil de largura (0,010 ") e aproximadamente 10 mil de comprimento da almofada ao avião, cada um deles tem uma resistência de cerca de 486μΩ.

Os quatro "resistores" em paralelo nos dariam uma resistência total de:

R_{t o t uma eu} = \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 aproximarmos um espaço vazio criado pelo relevo térmico para ter o equivalente a cerca de três desses traços, resultando em 16 no total:

R_{t o t uma eu} = \frac{486 μ Ω}{16} = 30.375 μ Ω

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

Lembre-se de que esses valores são micro ohms ou e ohms, respectivamente. Portanto, por estimativa aproximada, a diferença na resistência elétrica entre nossos dois blocos hipotéticos é de apenas 91,125μΩ. $0.0001215$ $0.000030375$

As propriedades térmicas, por outro lado, são significativamente diferentes. Como não conheço muito bem as fórmulas de condutividade térmica, não tentarei calculá-las. Mas posso dizer por experiência que soldar um contra o outro é altamente perceptível.

_{Valores calculados assumindo uma camada de 1 oz de cobre.}

JYelton
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Isso faz desde então. A sua resistência eléctrica que também aumenta, mas o aumento não é tão significativa em relação à resistência térmica

user2578666

Para cálculos térmicos, embora não sejam precisos, você pode assumir principalmente que a alteração na resistência térmica é proporcional à alteração na resistência elétrica. Portanto, seu aumento de 4x na resistência (que, como você disse, ainda é apenas um aumento incremental) leva você à ordem de 4x solda "mais fácil". As equações térmicas têm uma semelhança impressionante com as elétricas.

SCLD

Esta resposta é REALMENTE boa, mas você deve dar uma olhada nessa resposta para uma pergunta semelhante que faz muito sentido, então basicamente depende se sua prancha será soldada à mão (depois coloque alívio térmico) ou no forno (depois você não coloca alívio térmico).

JAMS88

+1, resposta incrível. É verdade que, para uma almofada de orifício passante, são necessárias almofadas de alívio térmico apenas em camadas planas (PWR e GND)? Nas camadas de sinal (inferior e superior) não há necessidade de um bloco de alívio térmico, não é? 10x.

Sergei Gorbikov

@Segei Sim, uma camada de sinal na qual o pad se conecta a um traço e não a um avião não deve precisar de um alívio térmico. Se o rastreamento for grande, pode haver exceções.

JYelton

Um benefício adicional ao uso de térmicas é quando você precisa remover um componente de uma PCB por substituição ou por outros motivos. É muito mais difícil dessoldar um chumbo que é soldado a um bloco que não possui alívio térmico, mas está ligado a um avião ou vazamento. Qualquer pessoa que refaça uma placa que você projetou apreciará sua consideração ao usar térmicas. No trabalho de RF, a indutância dos raios térmicos será desprezível até que você alcance frequências realmente altas, 10s de Gigahertz ou melhor, onde são usados métodos marcadamente diferentes para conectar as coisas e as vias são usadas principalmente para amarrar os planos de terra (espaçados). menos de um comprimento de onda da freqüência esperada à parte e costurado em toda a periferia do avião ou vazamento) para não direcionar os sinais. (Você sempre pode encontrar exceções a qualquer "regra" se tentar,

Don McCallum
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Há exceções para todas as regras. Boa pergunta. Boas respostas acima. Eu geralmente uso "conexões diretas" para via e almofadas para aviões. Exceto se houver um componente de furo passante que precise ser soldado. Portanto, para componentes de orifícios passantes, como conectores, resistores, capacitores etc., se estiverem conectando a um avião, use um alívio térmico. Observe que um grande traço pode se tornar um "plano térmico". Para componentes SMT, eu uso "conexões diretas" porque, presumo, a placa está sendo montada com refluxo em um forno. O forno controla a temperatura de toda a placa, para que um alívio térmico não ajude na montagem. Não recomendo a montagem manual do SMT por motivos de confiabilidade. É relativamente fácil quebrar uma mão do capacitor soldando-o. Mesmo para montadores treinados. Reparar é uma preocupação secundária. Na maioria das vezes o conselho é descartado. Ou deveria ser.

Tim F
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