Hack de design térmico de PCB fica quente e pesado

Graças ao aumento relativamente recente de serviços de produção de placas acessíveis, muitas das pessoas que leem o Hackaday estão apenas agora aprendendo as cordas do design de PCB. Para aqueles que ainda produzem o equivalente FR4 de "Hello World", é uma realização suficiente que todos os traços vão para onde deveriam. Mas, eventualmente, seus designs se tornarão mais ambiciosos e, com essa complexidade adicional, surgirão naturalmente novas considerações de design. Por exemplo, como evitar que uma placa de circuito impresso cozinhe sozinha em aplicações de alta corrente?

É exatamente essa pergunta que Mike Jouppi esperava ajudar a responder quando apresentou o Hack Chat da semana passada. É um assunto que ele leva muito a sério, o suficiente para abrir uma empresa chamada Thermal Management LLC dedicada a ajudar engenheiros a lidar com problemas de design térmico de PCB. Ele também presidiu o desenvolvimento do IPC-2152, um padrão para o dimensionamento adequado de rastros de placas com base na quantidade de corrente que eles precisarão transportar. Não é a primeira norma que aborda o assunto, mas certamente é a mais moderna e abrangente.

É comum para muitos designers, que podem estar fazendo referência a dados que, em alguns casos, remontam à década de 1950, simplesmente superdimensionar seus traços por precaução. Freqüentemente, isso se baseia em conceitos que Mike diz que sua pesquisa considerou imprecisos, como a suposição de que os traços internos de um PCB tendem a ficar mais quentes do que os externos. O novo padrão é projetado para ajudar os designers a evitar essas armadilhas potenciais, embora ele observe que ainda é um análogo imperfeito para o mundo real; dados adicionais, como configuração de montagem, precisam ser levados em consideração para se ter uma ideia melhor das propriedades térmicas de uma placa.

Mesmo com um tópico tão complexo, há algumas dicas que são amplamente aplicáveis ​​o suficiente para serem lembradas. Mike diz que as propriedades térmicas do substrato sempre serão ruins em comparação com o cobre, portanto, o uso de planos internos de cobre pode ajudar a conduzir o calor pela placa. Ao lidar com peças SMD que produzem muito calor, grandes vias revestidas de cobre podem ser usadas para criar um caminho térmico paralelo.

No final do bate-papo, Thomas Shaddack apresenta uma ideia interessante: como a resistência de um traço aumenta à medida que fica mais quente, isso pode ser usado para determinar a temperatura de traços internos de PCB que, de outra forma, seriam difíceis de medir? Mike diz que o conceito é sólido, mas se você quiser obter uma leitura precisa, precisará saber a resistência nominal do traço para calibrar. Certamente algo a ter em mente para o futuro, especialmente se você não tiver uma câmera térmica que permita examinar as camadas internas de um PCB.

Embora os Hack Chats geralmente sejam bastante informais, notamos algumas perguntas bastante pontuais desta vez. Claramente, havia pessoas com problemas muito específicos que precisavam de ajuda. Pode ser difícil abordar todas as nuances de um problema complexo em um bate-papo público, então, em alguns casos, sabemos que Mike entrou em contato diretamente com os participantes para que ele pudesse conversar sobre os problemas individualmente.

Embora nem sempre possamos prometer que você obterá esse tipo de serviço personalizado, achamos que é uma prova das oportunidades únicas de networking disponíveis para aqueles que participam do Hack Chat e agradecemos a Mike por se esforçar para garantir que todos estejam perguntas foram respondidas com o melhor de sua capacidade.

O Hack Chat é uma sessão de bate-papo on-line semanal organizada pelos principais especialistas de todos os cantos do universo de hackers de hardware. É uma ótima maneira de os hackers se conectarem de maneira divertida e informal, mas se você não puder fazer isso ao vivo, essas postagens de visão geral, bem como as transcrições postadas no Hackaday.io, garantem que você não perca.