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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