Термический дизайн с упакованными пакетами
В этом техническом обзоре рассматриваются методы теплового проектирования для IC-пакетов, таких как QFN, DFN и MLP, которые включают открытую термопасту.
Большинство дизайнеров в настоящее время хорошо знакомы с пакетами интегральной схемы, которые включают «открытую площадку» или «термопакет» в дополнение к силовым, заземляющим и сигнальным соединениям компонента. Эти термопары связаны с различными аббревиатурами упаковки: QFN (квадратный плоский без вывода), DFN (двойной плоский без свинца), MLF (микро свинцовая рамка), MLP (пакет с микровинтовой рамкой) и LLP (безвинтовая свинцовая рамка), назвать несколько.
Вот пример: LFCSP (усилитель с линейной разверткой), усилитель мощности звука (p / n SSM2211) от Analog Devices:
Основным преимуществом пакетов термопары, что не удивительно, является повышенная теплопроизводительность.
Внутри упаковки находится полупроводниковая матрица, и эта матрица содержит схему, которая генерирует тепло во время работы. Под матрицей (и прикрепленной к ней) находится термопанель; тепло может легко течь от матрицы к тепловой подушке, и, таким образом, матрица может рассеивать больше мощности без превышения максимальной температуры перехода, предполагая, конечно, что проектировщик печатной платы обеспечил возможность беспрепятственного прохождения тепла от термопары к окружающей среде Окружающая среда.
Правильный температурный дизайн для пакетов QFN обычно основан на использовании сквозных отверстий в части печатной платы, которая припаивается к тепловой подушке. Более простой подход, если у вас много доступного пространства на плате, представляет собой большую медную область, которая включает подключение к термопанели. К сожалению, это возможно только для двухрядных пакетов:
Когда ваш компонент имеет терминалы со всех четырех сторон (как это часто бывает), ваш единственный вариант - это сквозные отверстия. (Между прочим, терминалы лучше всего называют «землями», поскольку плоский открытый металл на нижней стороне упаковки нельзя точно описать как штырь или свинец.) Вейсы проводят тепло от тепловой подушки до других слоев печатной платы, а оттуда в окружающую среду. Но возникает несколько вопросов:
-
Сколько vias "" src = "// www.allaboutcircuits.com/uploads/articles/TB_TDQFN_2.jpg" />
Если вы хотите максимизировать свои тепловые характеристики, число переходов становится вопросом геометрии, то есть сколько угодно вы можете поместиться при сохранении рекомендуемого размера и расстояния.
Никакое обсуждение макета QFN не было бы полным без вопроса о пайке. Капиллярное действие затягивает расплавленный припой в отверстия, возможно, оставляя компонент с недостаточным припоем или создавая припой припоя на другой стороне печатной платы.
Вы можете смягчить проблему, используя наименьший рекомендуемый размер, но реальное решение изменяет само по себе, чтобы препятствовать потоку припоя. Варианты здесь, в порядке увеличения производительности (и, следовательно, стоимости), - это палатка, укупорка / закупоривание и наполнение. Разговор с вашим PCB fab должен помочь вам решить, что лучше всего подходит для вашего приложения.