Le piratage de la conception thermique des PCB devient chaud et lourd

Grâce à l'essor relativement récent des services de production de cartes abordables, de nombreuses personnes lisant Hackaday sont en train d'apprendre les ficelles de la conception de PCB. Pour ceux qui produisent encore l'équivalent FR4 de "Hello World", c'est assez accompli que toutes les traces aillent là où elles sont censées aller. Mais éventuellement, vos conceptions deviendront plus ambitieuses, et avec cette complexité supplémentaire viendront naturellement de nouvelles considérations de conception. Par exemple, comment empêcher un circuit imprimé de se cuire dans des applications à courant élevé ?

C'est à cette question exacte que Mike Jouppi espérait répondre lorsqu'il a animé le Hack Chat de la semaine dernière. C'est un sujet qu'il prend très au sérieux, suffisamment pour qu'il ait créé une société appelée Thermal Management LLC dédiée à aider les ingénieurs à faire face aux problèmes de conception thermique des PCB. Il a également présidé le développement d'IPC-2152, une norme permettant de dimensionner correctement les traces de cartes en fonction de la quantité de courant qu'elles devront transporter. Ce n'est pas la première norme qui aborde la question, mais c'est certainement la plus moderne et la plus complète.

Il est courant pour de nombreux concepteurs, qui peuvent faire référence à des données qui, dans certains cas, remontent aux années 1950, de simplement surdimensionner leurs traces par prudence. Cela est souvent basé sur des concepts que Mike dit que ses recherches ont trouvés inexacts, comme l'hypothèse que les traces internes d'un PCB ont tendance à chauffer plus que celles à l'extérieur. La nouvelle norme est conçue pour aider les concepteurs à éviter ces pièges potentiels, bien qu'il note qu'il s'agit toujours d'un analogue imparfait pour le monde réel ; des données supplémentaires telles que la configuration de montage doivent être prises en compte pour avoir une meilleure idée des propriétés thermiques d'une carte.

Même avec un sujet aussi complexe, il y a quelques conseils qui sont suffisamment applicables pour être gardés à l'esprit. Mike dit que les propriétés thermiques du substrat seront toujours médiocres par rapport au cuivre, donc l'utilisation de plans de cuivre internes peut aider à conduire la chaleur à travers la carte. Lorsqu'il s'agit de pièces CMS qui produisent beaucoup de chaleur, de grands vias plaqués de cuivre peuvent être utilisés pour créer un chemin thermique parallèle.

Vers la fin de la discussion, Thomas Shaddack lance une idée intéressante : étant donné que la résistance d'une trace augmente à mesure qu'elle chauffe, cela pourrait-il être utilisé pour déterminer la température des traces de PCB internes qui seraient autrement difficiles à mesurer ? Mike dit que le concept est solide, mais si vous vouliez obtenir une lecture précise, vous auriez besoin de connaître la résistance nominale de la trace à calibrer. Certainement quelque chose à garder à l'esprit pour l'avenir, surtout si vous n'avez pas de caméra thermique qui vous permettrait de scruter les couches internes d'un PCB.

Bien que les Hack Chats soient souvent plutôt informels, nous avons cette fois-ci remarqué des questions assez pointues. De toute évidence, il y avait des gens avec des problèmes très spécifiques qui avaient besoin d'aide. Il peut être difficile d'aborder toutes les nuances d'un problème complexe dans un chat public, donc dans quelques cas, nous savons que Mike a directement contacté les participants afin qu'il puisse leur parler des problèmes en tête-à-tête.

Bien que nous ne puissions pas toujours promettre que vous obtiendrez ce type de service personnalisé, nous pensons que cela témoigne des opportunités de réseautage uniques offertes à ceux qui participent au Hack Chat, et remercions Mike d'avoir fait un effort supplémentaire pour s'assurer que les questions de chacun ont reçu une réponse au mieux de ses capacités.

Le Hack Chat est une session de chat en ligne hebdomadaire animée par des experts de premier plan de tous les coins de l'univers du piratage matériel. C'est un excellent moyen pour les pirates de se connecter de manière amusante et informelle, mais si vous ne pouvez pas le diffuser en direct, ces articles de synthèse ainsi que les transcriptions publiées sur Hackaday.io vous permettent de ne rien manquer.