Sono il docente principale della HILPCB Design Academy. Un dettaglio spesso trascurato è il thermal relief design: deve garantire corrente e, allo stesso tempo, rendere la saldatura e il rework praticabili. Se sbagliato, può causare cold joint, tombstoning e problemi sul power network.
Thermal relief design: 3 domande chiave
1) Scopo del collegamento
- Power/high current: gli spokes aumentano R/L → considerare spoke più larghi, più spokes o Solid Connection.
- Signal: su high‑speed, i void sul reference plane causano discontinuità (
high speed trace routing guide). - GND: riferimento stabile; per heat spreading può servire solid su rame esteso.
2) Tipo componente
- THT: senza thermals la plane diventa heat sink → cold joint.
- SMD: sbilanciamento termico tra pad → tombstoning.
3) Manufacturability e rework
- Solid è ottimo elettricamente ma pessimo per rework. È un Trade-off.
Key point: Thermal relief design è un Trade-off: 2–4 spokes riducono il calore richiesto per saldare mantenendo la connettività, migliorando yield.
Parametri e stackup planning
Spoke Width, Air Gap e Number of Spokes sono i parametri principali.
Stackup
- Copper thickness: più rame = più heat sink; su Heavy Copper PCB serve spoke width adeguata.
- Reference plane integrity: thermals creano “isole”; valutare return path per analog/high‑speed (
mixed signal pcb layout).
Placement e routing: regole pratiche
Power parts raggruppati; HF decoupling con GND solid o multi‑via (ESL). Evitare thermals su vias di segnali high‑speed in reference plane per garantire return path continuo (high speed trace routing guide). Per design termici usare thermal vias solid (no thermal relief) e valutare High Thermal PCB.
| Check | Obiettivo | Errore comune |
|---|---|---|
| THT pins | Thermals su THT connessi alle plane | Solid → saldatura difficile/cold joint |
| Bilanciamento SMD | Thermal mass simile sui due pad | Un pad solid e l’altro “debole” → tombstoning |
| Spoke width su power | Spokes per corrente prevista | Spokes troppo sottili → IR Drop/hot spot |
| Thermal vias | Connessione solid su copper di dissipazione | Thermal relief sulle thermal vias → dissipazione scarsa |
| Reference plane | Return path continuo su high‑speed | Thermals sotto diff‑via → discontinuità |
Supporto HILPCB
DFM/DFA review, stackup/impedance modeling basati su materiali reali e feedback da produzione (yield/failure analysis).
Conclusione
Thermal relief design è un Trade-off tra elettrico, termico e processo. Seguendo checklist e coinvolgendo presto il team DFM/DFA di HILPCB, si accelera prototipo e volume mantenendo qualità e compliance.