Припаяный радиатор на DPAK — русские оверклокеры настолько суровы что…

… что радиаторы на процессоры — приваривают . Сама идея сажать радиаторы пайкой прямо на подложку мосфета, пришла из ремонтной статьи о горелом питании — там проблема была во вспученном текстолите потерявшим свои теплопроводящие свойства, решили банальной полоской железа припаянной на подложку DPAK. Основания для воплощения идеи в жизнь многократно усилились благодаря тотальному дефициту термоклея. Ну а технология, проработанная углубленная и дополненная — моя


Сами по себе стабилизаторы греются всегда неплохо, но линейные заметно больше чем импульсные — на картинке ниже линейный стаб понижает с 5v до 3.3v, и это ещё весьма комфортные для линейника условия — например на картах Creative линейный 78m05 понижает с 12v до 5v. По ссылке из картинки, замена линейка на импульсник снижает потребляемый ток с 410 до 360 мА, то есть на 12%, второй источник сообщает о снижении потребляемой мощности на целых 25% — у линеаров вся это мощность уходит просто в тепло.


Что внутри такой микросхемки с внешней подложкой, и почему охлаждение кристалла наиболее эффективно работает именно с подложки — ясно по нижележащей картинке c apm3055, ну а про разницу теплопроводности настоящих металлов и силиконовой пасты, надеюсь объяснять не надо.

Немного буйного моделирования от некого поклонника DPAKов )) наглядно показывает, что желтые и красные градиенты почти одновременно достигают верхушки пластикового корпуса и выхода ножки из корпуса — именно тоной ножки а не широкой подложки, и насколько я могу понять, это моделирование с условием отсутствия серьезного теплоотвода на обоих выходах. При наличии теплоотводов напаянных металлическими припоями, градиенты достигнут крышки пластикового корпуса намного позднее чем полностью прогреют подложку и ножки, и с более равномерным прогревом пластика корпуса.


Внутри более миниатюрных стабилизаторов в SO и SOT корпусах всё примерно также (на желтой картинке sot-23 и sot-89), запрессовка ножек в пластик весьма плотная и глубокая, площадь контакта с пластиком большая, а теплопроводность медной ножки намного лучше любого пластика — в итоге как теплоотвод ножки работают не хуже дополнительного внешнего радиатора, и с учетом меньшей толщины слоя пластика от соседней ножки до кристалла, думаю даже немного лучше.


Дальнейшая судьба скорости теплоотвода от миниатюрных корпусов, зависит от разработчика платы — а именно сделал ли он широкий и длинный мощный полигон под брюхом микросхемы, продублированный внутрислойными аналогичными большими полигонами — или немного положил болт забыл и не сделал. В таком случае размер пластикового корпуса внезапно имеет значение, о чем однажды неожиданно для себя узнали владельцы карты Auzen X-Fi Forte с повышающим DC/DC стабилизатором LM2733 маркировкой U9 S52A в миниатюрном SOT23-5 корпусе…


Но если даже сделали и припаяли, увы, толщина слоя меди текстолита хотя и изменит направление градиентов, попутно позволив температуре нырнуть в глубину текстолита, однако не решит главной проблемы — отсутствие мощного толстого теплоотвода быстро выкачивающего лишнее, напрямую из подложки кристалла. Перевод к картинкам неоднозначен, но условно можно считать что первая синяя анимация это с не-припаянной подложкой, а вторая белая с припаянной подложкой к теплоотводу, под обеими брусок металлического теплоотвода шириною в корпус с подложкой.



После всего этого, можно сильно много думать разглядывая вот такие картинки — хотя на безрыбье и гвоздь офигенный радиатор — а любое поточное производство на SMD, это всегда безрыбье охлаждения относительно старой выводной классики, которую можно поднять на ножках над платой. Особо пострадали видео и аудиокарты, первые потомучто несут лоудропы работающие на диких частотах, а вторые наоборот, несут линеары сбрасывая весь лишний вольтаж в тепло — в обоих случаях издержки работы девать просто некуда.

А какже прогресс и нанотехнологии? Внезапно и только сегодня они на нашей стороне, то есть на стороне рукоблуд... оверклокеров и прочих дорабатывающих всё подряд до ума — взглянем на TO-263, против относительно нового тонкого BGA — и слова адресованные старым матерым корпусам мосфетов «какой мощный», стоит заменить на фразу «вы не то чтобы очень, но вы всё что у нас есть».



На анимации с установленными доп-радиаторами, температура радиатора BGA просто радость для разгоняющих чипы гдето рядом с халявным пропеллером соседнего радиатора. В общей суете вокруг новых BGA, остались немного недовольными ремонтники и даже утверждают что пострадали, хотя их цены совсем не пострадали а скорее наоборот, так что в итоге у всех всё нормально.


Итак, теория и грабли немного изучены, сожалею если на собственном железе с черным текстолитом под мосфетами — перейдем собственно к изготовлению корпуса радиатора. Заранее оговорюсь что такое количество лепестков избыточно, и было сделано ради фана — как оптимум вполне хватит трех-четырех лепестков, как быстрый ремонт вполне двух сложенных из одной полоски, а для подстраховки вообще одного единственного лепестка но из металла как можно толще.

Собственно при наличии хорошего паяльника с быстрой мощьной грелкой вроде керамических Hakko, можно обойтись и без газовой плиты — просто оборачиваем лепесток любым одноразовым теплоизолятором (тряпка или туал.бумага) в несколько слоёв, обычно этого достаточно чтоб приток тепла от паяльника обогнал отток через площадь радиатора. Если таких паяльников у вас нет, или результаты размеров радиатора превзошли все ваши ожидания и возможности, тогда временно переезжаем на кухню…



До начала всех работ, крайне желательно по маркировке микросхемы найти её даташит, и проверить чем занята подложка микросхемы — при маркировке GND бояться особо нечего, при прочих, следите чтобы радиатор не касался других элементов платы, желательно даже пластиковых. К слову, маркировка первого левого соответствует распиновке популярных линеаров 7805/24, применяемых для аналоговых схем — а распиновка зачеркнутого второго распространенным лоудропам 1117, более уместным в питании цифровой части плат.


Тут надо заодно вспомнить корпуса с распиновкой где несколько центральных пар пинов заняты одной полярностью — на такие микросхемы тоже можно ставить радиаторы, припаивая скобкоподобные радиаторы к пинам одного полюса — например карты Creative имеют минусовой стаб 79L05, с вот такой распиновкой:


Замеры размеров радиатора и подбор зазоров от соседних элементов, удобней проводить полоской бумаги символизирующей «обложку» нашей «тетрадки» — чем больше зазоры до соседних элементов, тем меньше опасность застоя перегретого воздуха. Нужно учесть что медь сгибается не острым углом как бумага, а полукругом с запасом на вложенные «страницы», поэтому лучше оставить запас длинны на огибание «корешком» вложенных в него «страниц».

Полоски меди толщиной 0,5-1,0мм прогреваются на газу не допуская появления зеленого пламени — это значит что медь уже горит и окисляется — а нам это ненужно, да и счищается такой налет трудно. На нагретой детали кистью с кислотой обрабатывается центр полоски по оси будущего «переплета» и тутже облуживается паяльником — без газа обычный эпсн-ноподобный 40-ватный паяльник листок не прогревает — толстая медь успевает вывести и сбросить «лишнее» тепло.
Лужение полосок всегда двухстороннее, с поправкой на внешний лист основания как будущее место контакта с подложкой мосфета — там ширину лужения надо уменьшить, иначе припой будет убегать из подложки мосфета вверх по внешней стороне радиатора, от этого заметно уменьшается размер капли припоя на подложке.
После обработки всех пролосок, можно несколько штук сложить «тетрадкой» (количество по вкусу, но учтите что продув в плотных ребрах слабый), с обжимом плоскогубцами в основании по «корешку» и последующей новой обработкой кислотой — теперь предварительной без прогрева.

Важно !!! — обжим делается так чтобы «тетрадка» не рассыпалась при прогреве газом — и её можно было держать за средние лепестки — для этого идеальны проволочные кусачки на боковой стороне некоторых плоскогубцев, выглядят они как пропилы вокруг оси:



Обжатая сборка прогревается на газу с обязательным добавлением зерен припоя между лепестками — нам нужно создать толстую «балку-теплопровод» в складках основания тетрадки — иначе на перефию лепестка тепло не дойдет, и он будет простаивать «без работы» только ухудшая конвекцию вокруг мосфета.
Отдельно облуживаем место будущего контакта с мосфетом на «тетрадке» — очень жирно и с большим избытком припоя — большая часть при горячем монтаже уйдет на мосфет — чтобы заполнить разницу форм площадки и «корешка» тетрадки.
И отдельно облуживается сама площадка мосфет, умеренно и без избытка припоя на нем — иначе при монтаже туда просто не встанет достаточно быстро «корешок» тетрадки и она успеет остыть. Теория предрасполагает что горячий припой даёт намного меньшие теплопотери на прогрев подложки транзистора, чем холодный тамже — хотя тут всё зависит от метода установки и степени прогрева подложки транзистора, иногда удобней создавать кучку припоя именно на мосфете.

Чтоб избежать контакта радиатора с дорожками платы кладем «зазорообразующие» негорючие и неплавкие материалы — спичку или металлический штырек.
Паяльник с жалом формы «зубило» держать наготове — «тетрадка» за счет ребер очень быстро остывает, и плохо севший радиатор надо быстро дожать доп.прогревом под основание у контакта с мосфетом — при этом держать радиатор желательно левой рукой, стабилизируя радиатор самим паяльником в правой.
Рекомендуется для финальной установки собрать из брусков и прочего подручного «упоры» для рук, и самому принять устойчивое сидячее положение с локтевым упором — иначе слишком велика вероятность сдвига тетрадки при остывании пайки.

Монтаж : прогреваем на газе «тетрадку» и почти мгновенно сажаем облуженым участком на подложку мосфета, желательно еще и успеть прижать его паяльником — разумеется не сдвигая наш радиатор до остывания припоя — это всего пару секунд. Всё, готово…
Для контроля температуры предварительного прогрева на газе, используются мелкие зернышки припоя вложенные между «страницами» — как потекли и утонули в раннее нанесенном припое, так значит деталь и готова для переноса. Для предварительного прогрева деталей используем домашнюю газовую плиту, для обработки кислотой кисть и тонкую спицу, итоговая промывка пайки — изопропиловый спирт, продается с сириусе итп радиомагазинах.

Вышло както так , это питание видеокарты вдоль агп-слота, гигабайт прожил в таком виде полтора года — пока не выяснилось что серия чипов южного моста fw8280 была бракованная без защиты от КЗ на портах, или это сами 15n03h настолько странно и медленно подыхали — но это уже другая история…

ps... автор не несет ответствености за потеряную гарантию платы, хлипкий нонеймовский тектолит, противный непаяющийся алюминий, паяльник упавший вам на колени, олово капающее за шиворот помошника и прочее незапланированое пополнение вашего словарного запаса С приходом осенних холодов 14-го года, заметка была обновлена анимашками и текстом теоретической части, так что содержание немного изменилось — мнения и обсуждение метода, в общую ветку по моим заметкам — https://forums.overclockers.ru/viewtopic.php?t=295685 Продолжение темы напайки радиаторов на подложки, от 15-го года и камрада Posudinsky, однопластинчатый вариант — /blog/Posudinsky/show/19688/okhlazhdenie-tranzistorov-v-korpuse-dpak