PCB 열 설계 해킹이 뜨거워지고 무거워짐

상대적으로 최근 저렴한 보드 생산 서비스가 등장한 덕분에 Hackaday를 읽는 많은 사람들은 이제 막 PCB 설계의 요령을 배우고 있습니다. 여전히 "Hello World"에 해당하는 FR4를 생성하는 사람들에게는 모든 추적이 예상되는 위치로 이동하기에 충분한 성취입니다. 그러나 궁극적으로 귀하의 디자인은 더욱 야심차게 될 것이며, 이러한 복잡성이 추가되면서 자연스럽게 새로운 디자인 고려 사항이 등장하게 될 것입니다. 예를 들어, 고전류 애플리케이션에서 PCB가 스스로 가열되는 것을 어떻게 방지합니까?

Mike Jouppi가 지난주 Hack Chat을 주최했을 때 답변을 돕고자 했던 것이 바로 이 질문이었습니다. 그는 엔지니어들이 PCB 열 설계 문제에 대처할 수 있도록 돕는 데 전념하는 Thermal Management LLC라는 회사를 실제로 시작할 정도로 이 주제를 매우 진지하게 받아들였습니다. 그는 또한 얼마나 많은 전류를 운반해야 하는지에 따라 보드 트레이스의 크기를 적절하게 조정하기 위한 표준인 IPC-2152의 개발을 주도했습니다. 이 문제를 다룬 최초의 표준은 아니지만 확실히 가장 현대적이고 포괄적인 표준입니다.

어떤 경우에는 1950년대까지 거슬러 올라가는 데이터를 참조할 수 있는 많은 디자이너가 조심하기 위해 단순히 추적 크기를 너무 크게 늘리는 것은 흔한 일입니다. 종종 이는 PCB의 내부 트레이스가 외부 트레이스보다 더 뜨거워지는 경향이 있다는 가정과 같이 Mike가 자신의 연구에서 부정확한 것으로 밝혀진 개념에 기반을 두고 있습니다. 새로운 표준은 설계자가 이러한 잠재적인 함정을 피할 수 있도록 설계되었지만 여전히 현실 세계에서는 불완전한 아날로그라고 지적합니다. 보드의 열 특성에 대한 더 나은 아이디어를 얻으려면 장착 구성과 같은 추가 데이터를 고려해야 합니다.

이렇게 복잡한 주제에도 불구하고 염두에 두어야 할 만큼 널리 적용할 수 있는 몇 가지 팁이 있습니다. Mike는 기판의 열 특성이 항상 구리에 비해 열악하므로 내부 구리 평면을 사용하면 기판을 통해 열을 전도하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다. 많은 열을 발생시키는 SMD 부품을 처리할 때 대형 구리 도금 비아를 사용하여 병렬 열 경로를 생성할 수 있습니다.

채팅이 끝날 무렵 Thomas Shaddack이 흥미로운 아이디어를 제시했습니다. 트레이스의 저항은 뜨거워질수록 증가하므로 이를 사용하여 측정하기 어려운 내부 PCB 트레이스의 온도를 결정할 수 있을까요? Mike는 개념이 타당하다고 말합니다. 하지만 정확한 판독을 얻으려면 교정할 트레이스의 공칭 저항을 알아야 합니다. 특히 PCB의 내부 레이어를 들여다볼 수 있는 열 카메라가 없는 경우 미래를 위해 명심해야 할 사항입니다.

해킹 채팅은 다소 비공식적인 경우가 많지만, 이번에는 상당히 날카로운 질문을 발견했습니다. 분명히 도움이 필요한 매우 구체적인 문제를 안고 있는 사람들이 있었습니다. 공개 채팅에서는 복잡한 문제의 미묘한 차이를 모두 해결하는 것이 어려울 수 있으므로 Mike가 참석자에게 직접 연락하여 문제에 대해 일대일로 이야기할 수 있었던 경우도 있습니다.

이러한 종류의 맞춤형 서비스를 항상 약속할 수는 없지만 Hack Chat에 참여하는 사람들에게 제공되는 고유한 네트워킹 기회에 대한 증거라고 생각하며 모든 사람이 자신의 서비스를 받을 수 있도록 최선을 다한 Mike에게 감사드립니다. 질문은 최선을 다해 답변되었습니다.

Hack Chat은 하드웨어 해킹 분야의 모든 분야의 주요 전문가들이 주최하는 주간 온라인 채팅 세션입니다. 이는 해커들이 재미 있고 비공식적인 방식으로 연결하는 좋은 방법이지만, 실시간으로 만들 수 없는 경우 Hackaday.io에 게시된 개요 게시물과 성적표를 놓치지 마세요.