一文了解IC封裝的熱設(shè)計(jì)技術(shù)

本技術(shù)簡(jiǎn)介討論了IC封裝的熱設(shè)計(jì)技術(shù)，例如QFN，DFN和MLP，它們包含一個(gè)裸露的散熱墊。

大多數(shù)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在都非常熟悉集成 - 除了元件的電源，接地和信號(hào)連接外，還包含“裸露焊盤(pán)”或“散熱焊盤(pán)”的電路封裝。這些導(dǎo)熱墊與各種封裝縮寫(xiě)相關(guān)聯(lián) - QFN（四方扁平無(wú)引腳），DFN（雙扁平無(wú)引線(xiàn)），MLF（微引線(xiàn)框架），MLP（微引線(xiàn)框封裝）和LLP（無(wú)引線(xiàn)引線(xiàn)框封裝） ，僅舉幾例。

以下是一個(gè)例子：ADI公司的LFCSP（引腳架構(gòu)芯片級(jí)封裝）音頻功率放大器（部件號(hào)SSM2211）：

熱墊組件的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，不足為奇的是，提高了熱性能。

包裝內(nèi)部是半導(dǎo)體芯片，該芯片包含在工作期間產(chǎn)生熱量的電路。在模具下面（并連接到它）是導(dǎo)熱墊;熱量可以很容易地從芯片流到導(dǎo)熱墊，因此芯片可以在不超過(guò)最大結(jié)溫的情況下耗散更多功率 - 當(dāng)然，假設(shè)PCB設(shè)計(jì)人員確保熱量可以很容易地從導(dǎo)熱墊流到周?chē)h(huán)境環(huán)境。

QFN封裝的正確熱設(shè)計(jì)通?；谠?a target="_blank">PCB焊接到導(dǎo)熱墊的部分中使用過(guò)孔。如果您有足夠的可用電路板空間，則更簡(jiǎn)單的方法是使用大型銅區(qū)域，其中包括與導(dǎo)熱墊的連接。不幸的是，這只適用于雙行包：

當(dāng)你的組件有所有四個(gè)端子（通常情況下），您唯一的選擇是過(guò)孔。 （順便說(shuō)一句，端子最好稱(chēng)為“焊盤(pán)”，因?yàn)榉庋b底部的扁平裸露金屬不能精確地描述為引腳或引線(xiàn)。）過(guò)孔將熱量從導(dǎo)熱墊傳導(dǎo)到其他PCB層，從那里到周?chē)沫h(huán)境。但是出現(xiàn)了一些問(wèn)題：

有多少個(gè)過(guò)孔？

通孔間距應(yīng)該是多少？

我如何確保過(guò)孔不會(huì)干擾焊接過(guò)程嗎？

過(guò)孔的數(shù)量當(dāng)然取決于導(dǎo)熱墊的尺寸以及您對(duì)熱傳遞的關(guān)注程度。如果您預(yù)計(jì)沒(méi)有高溫應(yīng)力且沒(méi)有顯著的功耗，您可以完全忘記過(guò)孔并假設(shè)典型的封裝到環(huán)境熱路徑就足夠了。但在大多數(shù)情況下，過(guò)孔是有幫助的;如果您的操作功率高于最初預(yù)期，它們就是保險(xiǎn)，它們可以通過(guò)保持零件的內(nèi)部溫度更穩(wěn)定來(lái)幫助提高性能。

專(zhuān)家們的共識(shí)似乎如下：過(guò)孔應(yīng)該是間距為中心距約1.2 mm，通孔直徑為0.25至0.33 mm。

如果想要最大限度地提高散熱性能，過(guò)孔的數(shù)量就會(huì)成為幾何問(wèn)題 - 也就是說(shuō)，在保持建議的尺寸和間距的同時(shí)，您可以選擇多少過(guò)孔。

否QFN布局的討論將是完整的，不會(huì)出現(xiàn)焊料芯吸問(wèn)題。毛細(xì)管作用將熔化的焊料吸入通孔，可能會(huì)使元件焊料不足或在PCB的另一側(cè)產(chǎn)生焊料凸點(diǎn)。

您可以通過(guò)使用最小的推薦通孔尺寸來(lái)緩解問(wèn)題，但是真正的解決方案是改變通孔本身，以阻止焊料流動(dòng)。這里的選項(xiàng)，以提高性能（以及因此成本）的順序，是帳篷，封蓋/堵塞和填充。與PCB工廠(chǎng)的對(duì)話(huà)可以幫助您確定哪種方法最適合您的應(yīng)用。