El truco del diseño térmico de PCB se vuelve caliente y pesado

Gracias al auge relativamente reciente de los servicios de producción de placas asequibles, muchas de las personas que leen Hackaday recién ahora están aprendiendo las cuerdas del diseño de PCB. Para aquellos que aún producen el equivalente FR4 de "Hello World", es un logro suficiente que todos los rastros vayan a donde se supone que deben ir. Pero, eventualmente, sus diseños se volverán más ambiciosos y, con esta complejidad adicional, surgirán naturalmente nuevas consideraciones de diseño. Por ejemplo, ¿cómo evita que una placa de circuito impreso se cocine sola en aplicaciones de alta corriente?

Esta es exactamente la pregunta que Mike Jouppi esperaba ayudar a responder cuando presentó el Hack Chat de la semana pasada. Es un tema que se toma muy en serio, lo suficiente como para fundar una empresa llamada Thermal Management LLC dedicada a ayudar a los ingenieros a lidiar con los problemas de diseño térmico de PCB. También presidió el desarrollo de IPC-2152, un estándar para dimensionar correctamente los trazos de la placa en función de la cantidad de corriente que necesitarán transportar. No es el primer estándar que toca el tema, pero ciertamente es el más moderno y completo.

Es común que muchos diseñadores, que pueden estar haciendo referencia a datos que en algunos casos se remontan a la década de 1950, simplemente sobredimensionen sus trazos por precaución. A menudo, esto se basa en conceptos que Mike dice que su investigación ha encontrado que son inexactos, como la suposición de que las huellas internas de una PCB tienden a calentarse más que las del exterior. El nuevo estándar está diseñado para ayudar a los diseñadores a evitar estos peligros potenciales, aunque señala que todavía es un análogo imperfecto para el mundo real; se deben tener en cuenta datos adicionales, como la configuración de montaje, para tener una mejor idea de las propiedades térmicas de una placa.

Incluso con un tema tan complejo, hay algunos consejos que son lo suficientemente aplicables como para tenerlos en cuenta. Mike dice que las propiedades térmicas del sustrato siempre van a ser malas en comparación con el cobre, por lo que usar planos internos de cobre puede ayudar a conducir el calor a través de la placa. Cuando se trata de piezas SMD que producen mucho calor, se pueden usar grandes vías recubiertas de cobre para crear una ruta térmica paralela.

Hacia el final de la charla, Thomas Shaddack interviene con una idea interesante: dado que la resistencia de un rastro aumentará a medida que se calienta, ¿podría usarse esto para determinar la temperatura de los rastros internos de PCB que de otro modo serían difíciles de medir? Mike dice que el concepto es sólido, aunque si desea obtener una lectura precisa, debe conocer la resistencia nominal de la traza para calibrar. Sin duda, algo a tener en cuenta para el futuro, especialmente si no tiene una cámara térmica que le permita observar las capas internas de una PCB.

Si bien los Hack Chats suelen ser bastante informales, esta vez notamos algunas preguntas bastante acertadas. Claramente, había personas con problemas muy específicos que necesitaban ayuda. Puede ser difícil abordar todos los matices de un problema complejo en un chat público, por lo que en algunos casos sabemos que Mike se comunicó directamente con los asistentes para poder hablarles sobre los problemas uno a uno.

Si bien no siempre podemos prometer que obtendrá ese tipo de servicio personalizado, creemos que es un testimonio de las oportunidades únicas de establecer contactos disponibles para aquellos que participan en Hack Chat, y agradecemos a Mike por hacer un esfuerzo adicional para asegurarse de que todos las preguntas fueron respondidas lo mejor que pudo.

Hack Chat es una sesión de chat en línea semanal organizada por expertos líderes de todos los rincones del universo de piratería de hardware. Es una excelente manera para que los piratas informáticos se conecten de una manera divertida e informal, pero si no puede hacerlo en vivo, estas publicaciones generales, así como las transcripciones publicadas en Hackaday.io, aseguran que no se lo pierda.