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2021.11.10 DC/DC

서멀 비아의 배치

승압 DC/DC 컨버터의 기판 레이아웃

지금까지 입력 콘덴서, 출력 콘덴서와 프리휠 다이오드, 인덕터의 배치에 대해 설명했습니다. 이번에는 방열에 있어서 중요한 역할을 담당하는 서멀 비아의 배치에 대해 설명하겠습니다.

서멀 비아의 배치

프린트 기판의 동박 면적은 방열에 기여하지만, 일반적으로 동박은 두께가 충분하지 않으므로 일정 면적 이상에서는 해당 면적에 대한 방열 효과를 얻을 수 없습니다. 이러한 경우에는 서멀 비아를 사용하여, 열을 기판 반대쪽으로 효과적으로 전도시켜서 열 저항을 저감시킵니다.

서멀 비아는 열 전도율을 높이기 위해, 도금 충전 가능한 내경 0.3mm 정도의 작은 비아를 권장합니다. Hole의 직경이 너무 크면 리플로 솔더링 (reflow soldering) 공정에서 솔더 유입 문제가 발생하게 됩니다. 서멀 비아의 간격은 1.2mm 정도로 하고, IC의 패키지 이면 방열판 바로 밑에 배치합니다.

이면 방열판 바로 밑에 서멀 비아를 배치하는 것만으로 충분한 방열 효과를 얻을 수 없는 경우에는, IC 주변에도 서멀 비아를 배치합니다. 이면 방열판이 그라운드 전위인 경우에는 넓은 동박 패턴을 설정해도 EMI에 악영향을 미치지 않습니다.

하기는 서멀 비아를 통한 방열 효과의 시뮬레이션 예입니다. 시뮬레이션 결과로는, 서멀 비아를 IC 바로 밑에 배치함으로써 15℃ 정도의 온도 저하를 기대할 수 있습니다.

키 포인트

・기판 실장만으로는 방열이 불충분한 경우, 서멀 비아를 통해 열을 기판의 반대쪽으로 전도시켜 열 저항을 저감시킨다.

・서멀 비아는 열 전도율을 높이기 위해 도금 충전 가능한 내경 0.3mm 정도의 작은 비아를 권장한다.

・Hole의 직경이 너무 크면, 리플로 솔더링 (reflow soldering) 공정에서 솔더 유입 문제가 발생하게 된다.

・서멀 비아의 간격은 1.2mm 정도로 하고, IC의 패키지 이면 방열판 바로 밑에 배치한다.

・IC 이면 방열판의 바로 밑에 배치하는 것만으로 방열이 부족한 경우에는, IC 주변에도 서멀 비아를 배치한다.

・IC 이면 방열판이 그라운드 전위인 경우, 넓은 동박 패턴을 설정해도 EMI에 악영향을 미치지 않는다.

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