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。
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