CPUサーマルバックプレートの適用

ヒートシンク付きバックプレートの使用は、BGA チップへのストレスを軽減する優れた方法です。 バックプレートは、バックアップ プレートまたはボルスター プレートと呼ばれることもあります。 熱システム エンジニアは、設計が電子機器を冷却するだけでなく、コストのかかる現場での故障を回避するために機械的に信頼性が高くなければならないことを知っています。 今日の高性能電子システムは、ヒート パイプやベーパー チャンバーを含む Radian の高性能ヒートシンク シリーズなどの高性能を利用した高度な熱ソリューションを必要とする、非常に高出力の電子デバイスを採用する傾向があります。 さらに、熱システム エンジニアは通常、最高の熱性能を得るために、ヒートシンク (またはコールド プレート) とデバイスの間の界面に高性能サーマル インターフェイス マテリアル (TIM) を組み込む必要があります。

一般に、界面圧力が高いと、高い機械的応力が発生します。 BGA などのデバイスでは、界面の圧力、衝撃、振動、輸送負荷によって、はんだボールに局所的な高い応力が発生する傾向があります。 適切に設計されたバックプレートは、BGA (またはその他) デバイスを強化してサポートし、そのような設計では避けられないはんだボールの局所的なピーク応力を軽減するため、健全な設計の重要な要素です。

はんだボールに過度のストレスがかかると、はんだボールの亀裂、PCB パッドの浮き、はんだの「クリープ」と呼ばれる現象など、多くの問題が発生します。 「クリープ」とは、材料 (この場合ははんだ) が一定の荷重の下で時間の経過とともに変形するときに発生する材料の変形です。 これは、材料に降伏点を超える応力がかかったときに発生する通常の塑性変形とは大きく異なります。 はんだでは、クリープははんだの降伏点よりもはるかに低い応力レベルで発生します。 密集したはんだボールのアレイでは、クリープによって応力の高いはんだボールが大きく変形する傾向があり、時間の経過とともに変形したボールが平らになって隣接するボールと物理的に接触するため、ショートが発生する可能性があります。 これは「クリープ誘起はんだブリッジ」と呼ばれます。 クリープは長期間にわたって発生する可能性があるため、この現象は検出が難しく、システムが現場に設置されたときに表面化することが多く、場合によっては使用開始から数か月から 1 年以上経過してから故障することもあります。

適切に設計されたバックプレートにより、衝撃、振動、輸送負荷による損傷に耐えるシステムの能力も向上します。