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一文了解IC封裝的熱設計技術

PCB線路板打樣 ? 來源:陳翠 ? 2019-09-01 09:25 ? 次閱讀

本技術簡介討論了IC封裝的熱設計技術,例如QFN,DFN和MLP,它們包含一個裸露的散熱墊。

大多數(shù)設計人員現(xiàn)在都非常熟悉集成 - 除了元件的電源,接地和信號連接外,還包含“裸露焊盤”或“散熱焊盤”的電路封裝。這些導熱墊與各種封裝縮寫相關聯(lián) - QFN(四方扁平無引腳),DFN(雙扁平無引線),MLF(微引線框架),MLP(微引線框封裝)和LLP(無引線引線框封裝) ,僅舉幾例。

以下是一個例子:ADI公司的LFCSP(引腳架構芯片級封裝)音頻功率放大器(部件號SSM2211):

熱墊組件的一個主要優(yōu)點是,不足為奇的是,提高了熱性能。

包裝內部是半導體芯片,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)是導熱墊;熱量可以很容易地從芯片流到導熱墊,因此芯片可以在不超過最大結溫的情況下耗散更多功率 - 當然,假設PCB設計人員確保熱量可以很容易地從導熱墊流到周圍環(huán)境環(huán)境。

QFN封裝的正確熱設計通常基于在PCB焊接到導熱墊的部分中使用過孔。如果您有足夠的可用電路板空間,則更簡單的方法是使用大型銅區(qū)域,其中包括與導熱墊的連接。不幸的是,這只適用于雙行包:

當你的組件有所有四個端子(通常情況下),您唯一的選擇是過孔。 (順便說一句,端子最好稱為“焊盤”,因為封裝底部的扁平裸露金屬不能精確地描述為引腳或引線。)過孔將熱量從導熱墊傳導到其他PCB層,從那里到周圍的環(huán)境。但是出現(xiàn)了一些問題:

有多少個過孔?

通孔間距應該是多少?

我如何確保過孔不會干擾焊接過程嗎?

過孔的數(shù)量當然取決于導熱墊的尺寸以及您對熱傳遞的關注程度。如果您預計沒有高溫應力且沒有顯著的功耗,您可以完全忘記過孔并假設典型的封裝到環(huán)境熱路徑就足夠了。但在大多數(shù)情況下,過孔是有幫助的;如果您的操作功率高于最初預期,它們就是保險,它們可以通過保持零件的內部溫度更穩(wěn)定來幫助提高性能。

專家們的共識似乎如下:過孔應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,過孔的數(shù)量就會成為幾何問題 - 也就是說,在保持建議的尺寸和間距的同時,您可以選擇多少過孔。

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

您可以通過使用最小的推薦通孔尺寸來緩解問題,但是真正的解決方案是改變通孔本身,以阻止焊料流動。這里的選項,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工廠的對話可以幫助您確定哪種方法最適合您的應用。

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