為了滿足應(yīng)用的散熱要求，設(shè)計(jì)人員需要比較不同半導(dǎo)體封裝類型的熱特性。在本博客中， Nexperia(安世半導(dǎo)體)討論了其焊線封裝和夾片粘合封裝的散熱通道，以便設(shè)計(jì)人員選擇更合適的封裝。

焊線器件中的熱傳導(dǎo)如何實(shí)現(xiàn)

焊線封裝器件中的主要散熱通道是從結(jié)參考點(diǎn)到印刷電路板(PCB)上的焊點(diǎn)，如圖1所示。按照一階近似的簡(jiǎn)單算法，次要功耗通道的影響(如圖所示)在熱阻計(jì)算中可以忽略不計(jì)。

△ 焊線器件中的散熱通道

夾片粘合器件中的雙熱傳導(dǎo)通道

夾片粘合封裝在散熱上與焊線封裝的區(qū)別在于，器件結(jié)的熱量可以沿兩條不同的通道耗散出去，即通過(guò)引線框架(與焊線封裝一樣)和夾片框架散熱。

△ 夾片粘合封裝中的熱傳導(dǎo)

結(jié)到焊點(diǎn) Rth( j-sp )的熱阻定義因?yàn)閮蓚€(gè)參考焊點(diǎn)的存在而變得更加復(fù)雜。這些參考點(diǎn)的溫度可能不同，導(dǎo)致熱阻成為一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

Nexperia(安世半導(dǎo)體)使用相同方法來(lái)提取夾片粘合器件和焊線器件的 Rth( j-sp )值。該值表征從芯片到引線框架再到焊點(diǎn)的主要散熱通道，使得夾片粘合器件的值與類似 PCB 布局中的焊線器件值相似。然而，在提取 Rth( j-sp )值時(shí)，并沒(méi)有充分利用第二條通道，因此器件的總體散熱潛力通常更高。

事實(shí)上，第二條關(guān)鍵的散熱通道讓設(shè)計(jì)人員有機(jī)會(huì)改進(jìn) PCB 設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于焊線器件，只能通過(guò)一條通道來(lái)散熱(二極管的大多數(shù)熱量通過(guò)陰極引腳耗散);而對(duì)于夾片粘合器件，兩個(gè)端子均可散熱。

半導(dǎo)體器件散熱性能的仿真實(shí)驗(yàn)

仿真實(shí)驗(yàn)表明，如果 PCB 上的所有器件端子都有散熱通道，可以顯著改善熱性能。例如，在 CFP5 封裝的 PMEG6030ELP 二極管中，35%的熱量通過(guò)銅夾片傳遞到陽(yáng)極引腳，65%的熱量通過(guò)引線框架傳遞到陰極引腳。

"通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)，將散熱片分成兩個(gè)部分(如圖4所示)更有利于散熱。

如果將一個(gè)1 cm2 的散熱片分成兩個(gè)0.5 cm2 的散熱片，分別放置于兩個(gè)端子的下方，在相同的溫度下，二極管可以耗散的功率會(huì)增加6%。

與標(biāo)準(zhǔn)的散熱設(shè)計(jì)或者僅連接在陰極處的6 cm2 散熱片相比，兩個(gè)3 cm2 散熱片可以增加約20%的功率耗散。"

△ 散熱器位于不同區(qū)域和電路板位置的散熱仿真結(jié)果

Nexperia幫助設(shè)計(jì)人員

選擇更適合其應(yīng)用的封裝

部分半導(dǎo)體器件制造商不會(huì)向設(shè)計(jì)人員提供必要信息，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員無(wú)法確定哪種封裝類型能為其應(yīng)用提供更好的散熱性能。在本文中， Nexperia(安世半導(dǎo)體)介紹了其焊線器件和夾片粘合器件中的散熱通道，幫助設(shè)計(jì)人員為其應(yīng)用做出更好的決策。

關(guān)于作者

Martin R?ver

Martin R?ver于2010年在哥廷根大學(xué)獲得半導(dǎo)體物理學(xué)博士學(xué)位。在哥廷根大學(xué)短暫的博士后工作階段后，他于2011年加入恩智浦(后加入Nexperia)，擔(dān)任雙極性晶體管(BJT)的開(kāi)發(fā)工程師。在過(guò)去的12年中，他在Nexperia公司積累了垂直BJT的設(shè)計(jì)和質(zhì)量方面的經(jīng)驗(yàn)，作為分立器件(如SMD和DFN封裝)的系統(tǒng)架構(gòu)師，并擔(dān)任產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。此外，他還推動(dòng)熱仿真課題，如RC熱模型的生成，并主持Nexperia的熱主題專家小組。

Nexperia (安世半導(dǎo)體)

Nexperia(安世半導(dǎo)體)總部位于荷蘭，是一家在歐洲擁有豐富悠久發(fā)展歷史的全球性半導(dǎo)體公司，目前在歐洲、亞洲和美國(guó)共有15,000多名員工。作為基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的領(lǐng)跑者，Nexperia(安世半導(dǎo)體)的器件被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、移動(dòng)和消費(fèi)等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎為世界上所有電子設(shè)計(jì)的基本功能提供支持。

Nexperia為全球客戶提供服務(wù)，每年的產(chǎn)品出貨量超過(guò)1,000億件。這些產(chǎn)品在效率(如工藝、尺寸、功率及性能)方面成為行業(yè)基準(zhǔn)，獲得廣泛認(rèn)可。Nexperia擁有豐富的IP產(chǎn)品組合和持續(xù)擴(kuò)充的產(chǎn)品范圍，并獲得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和ISO 45001標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，充分體現(xiàn)了公司對(duì)于創(chuàng)新、高效、可持續(xù)發(fā)展和滿足行業(yè)嚴(yán)苛要求的堅(jiān)定承諾。

Nexperia：效率致勝。

審核編輯：湯梓紅