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2024年3月11日发(作者:)

百度文库 - 让每个人平等地提升自我

芯片散热解决方案

篇一:利用PCB散热的要领与IC封装策略

利用PCB散热的要领与IC封装策略

引言

半导体制造公司很难控制使用其器件的系统。但是,

安装IC的系统对于整体器件性能而言至关重要。对于定制

IC 器件来说,系统设计人员通常会与制造厂商一起密切合

作,以确保系统满足高功耗器件的众多散热要求。这种早期

的相互协作可以保证 IC 达到电气标准和性能标准,同时保

证在客户的散热系统内正常运行。许多大型半导体公司以标

准件来出售器件,制造厂商与终端应用之间并没有接触。这

种情况下,我们只能使用一些通用指导原则,来帮助实现一

款较好的 IC 和系统无源散热解决方案。

普通半导体封装类型为裸焊盘或者 PowerPADTM 式封

装。在这些封装中,芯片被贴装在一个被称作芯片焊盘的金

属片上。这种芯片焊盘在芯片加工过程中对芯片起支撑作用,

同时也是器件散热的良好热通路。当封装的裸焊盘被焊接到

PCB 后,热量能够迅速地从封装中散发出来,然后进入到

PCB 中。之后,通过各 PCB 层将热散发出去,进入到周围

的空气中。裸焊盘式封装一般可以传导约 80% 的热量,这

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些热通过封装底部进入到 PCB。剩余 20% 的热通过器件导

线和封装各个面散发出去。只有不到 1% 的热量通过封装顶

部散发。就这些裸焊盘式封装而言,良好的 PCB 散热设计

对于确保一定的器件性能至关重要。

Fig. 1: PowerPAD design showing thermal path

可以提高热性能的 PCB 设计第一个方面便是 PCB 器

件布局。只要是有可能,PCB 上的高功耗组件都应彼此隔开。

这种高功耗组件之间的物理间隔,可让每个高功耗组件周围

的 PCB 面积最大化,从而有助于实现更好的热传导。应注

意将 PCB 上的温度敏感型组件与高功耗组件隔离开。在任

何可能的情况下,高功耗组件的安装位置都应远离 PCB 拐

角。更为中间的 PCB 位置,可以最大化高功耗组件周围的

板面积,从而帮助散热。图 2 显示了两个完全相同的半导

体器件:组件 A 和 B。组件A 位于 PCB 的拐角处,有一个

比组件 B 高 5% 的芯片结温,因为组件 B 的位置更靠中间

一些。由于用于散热的组件周围板面积更小,因此组件 A 的

拐角位置的散热受到限制。

图 2 组件布局对热性能的影响。PCB 拐角组件的芯

片温度比中间组件更高

第二个方面是PCB的结构,其对 PCB 设计热性能最具

决定性影响的一个方面。一般原则是:PCB 的铜越多,系统

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本文标签: 散热组件芯片器件封装