一文了解IC封装的热设计技术

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本技术简介讨论了IC封装的热设计技术，例如QFN，DFN和MLP，它们包含一个裸露的散热垫。
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8 o# |# Q; ^1 Q8 ?$ O' _大多数设计人员现在都非常熟悉集成 - 除了元件的电源，接地和信号连接外，还包含“裸露焊盘”或“散热焊盘”的电路封装。这些导热垫与各种封装缩写相关联 - QFN（四方扁平无引脚），DFN（双扁平无引线），MLF（微引线框架），MLP（微引线框封装）和LLP（无引线引线框封装） ，仅举几例。


以下是一个例子：ADI公司的LFCSP（引脚架构芯片级封装）音频功率放大器（部件号SSM2211）：
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热垫组件的一个主要优点是，不足为奇的是，提高了热性能。

包装内部是半导体芯片，该芯片包含在工作期间产生热量的电路。在模具下面（并连接到它）是导热垫;热量可以很容易地从芯片流到导热垫，因此芯片可以在不超过最大结温的情况下耗散更多功率 - 当然，假设PCB设计人员确保热量可以很容易地从导热垫流到周围环境环境。

QFN封装的正确热设计通常基于在PCB焊接到导热垫的部分中使用过孔。如果您有足够的可用电路板空间，则更简单的方法是使用大型铜区域，其中包括与导热垫的连接。不幸的是，这只适用于双行包：
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7 k6 A, \& _. d当你的组件有所有四个端子（通常情况下），您唯一的选择是过孔。 （顺便说一句，端子最好称为“焊盘”，因为封装底部的扁平裸露金属不能精确地描述为引脚或引线。）过孔将热量从导热垫传导到其他PCB层，从那里到周围的环境。但是出现了一些问题：

有多少个过孔？
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, _7 E  V# E) i5 ], k通孔间距应该是多少？

我如何确保过孔不会干扰焊接过程吗？
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& |# V& C5 U  C! K3 _过孔的数量当然取决于导热垫的尺寸以及您对热传递的关注程度。如果您预计没有高温应力且没有显着的功耗，您可以完全忘记过孔并假设典型的封装到环境热路径就足够了。但在大多数情况下，过孔是有帮助的;如果您的操作功率高于最初预期，它们就是保险，它们可以通过保持零件的内部温度更稳定来帮助提高性能。
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专家们的共识似乎如下：过孔应该是间距为中心距约1.2 mm，通孔直径为0.25至0.33 mm。
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+ B' _1 o+ h7 z( N  {9 y0 l1 C如果想要最大限度地提高散热性能，过孔的数量就会成为几何问题 - 也就是说，在保持建议的尺寸和间距的同时，您可以选择多少过孔。
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2 j2 `0 q2 D5 p9 `" t( X8 T' W否QFN布局的讨论将是完整的，不会出现焊料芯吸问题。毛细管作用将熔化的焊料吸入通孔，可能会使元件焊料不足或在PCB的另一侧产生焊料凸点。

您可以通过使用最小的推荐通孔尺寸来缓解问题，但是真正的解决方案是改变通孔本身，以阻止焊料流动。这里的选项，以提高性能（以及因此成本）的顺序，是帐篷，封盖/堵塞和填充。与PCB工厂的对话可以帮助您确定哪种方法最适合您的应用。
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热垫组件的一个主要优点是，提高了热性能

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QFN封装的正确热设计通常基于在PCB焊接到导热垫的部分中使用过孔