ZHCAA86A October 2020 – February 2021 LMG3422R030 , LMG3422R050 , LMG3425R030 , LMG3425R050
圖 3-1
描繪了從器件結(jié)到環(huán)境的兩條平行熱流路徑,并給出了相應(yīng)的一維熱阻 (Rθ) 電路模型。表 3-1圖 3-1 對 中所示和本報告討論的各種 Rθ
參數(shù)進(jìn)行了說明。底面冷卻的 QFN 12x12 封裝設(shè)計為主要通過熱界面材料 (TIM) 以及與環(huán)境相連的散熱器從基體 PCB
中散熱。在這種典型的底面冷卻配置中,從封裝頂部散發(fā)到環(huán)境中的熱量極少。底部路徑的效率越高,從頂部散發(fā)的能量就越少。
Equation1因此, 可使用 對一種高效率底面冷卻系統(tǒng)的
RθJA進(jìn)行估算:
RθJC(bot 或 top),定義為在器件結(jié)與封裝表面之間用于散熱的熱阻,通常在制造商的數(shù)據(jù)表中給出。然而,在某些情況下,使用這個參數(shù)直接比較封裝的熱性能會帶來誤導(dǎo),特別是對于不同類型的封裝。例如,當(dāng)采用 D2PAK 封裝時,同一個 600V Si MOSFET 的 RθJC(bot) 值可能為 0.8°C/W,但采用 QFN 8x8 封裝時此參數(shù)的值為 0.6°C/W,原因在于 D2PAK 具有更厚的銅片。這并不意味著 QFN 8x8 封裝在熱性能方面比 D2PAK 更好。通過增加封裝熱阻 RθJC(bot),在 D2PAK 封裝中使用較厚的銅片進(jìn)行裸片連接,可以在熱流到達(dá) PCB 頂部銅層之前在封裝內(nèi)部實現(xiàn)更均勻的熱量分布。此外,熱片較大也使系統(tǒng)設(shè)計人員能夠在 PCB 上增加更多的銅焊盤面積和散熱過孔,以降低其熱阻。PCB 上的散熱更有效,因此 RθTIM 會隨之降低。因此,通過提高現(xiàn)有冷卻元件的效率和/或采用更有效的散熱解決方案,在散熱方面設(shè)計良好的封裝有助于提供系統(tǒng)級別的功率耗散能力,這一點(diǎn)非常重要。對于底面冷卻的表面貼裝封裝,其熱性能不可避免地與安裝板(以及附著的 TIM,如果使用)相耦合。Equation2為了更好地定義和比較不同封裝的熱性能,在以下章節(jié)中使用了一個實用指標(biāo) RθJC/P(即從器件結(jié)到主冷卻平面的熱阻),其定義請參閱:
Equation2對于此定義, 中不包括 RθH/S 或 RθColdplate,因為它們獨(dú)立于器件封裝設(shè)計,更多地取決于其自身特性(如材料和結(jié)構(gòu))和其他使用條件(如空氣/冷卻劑流速)。
符號 | 說明 |
---|---|
RθJA | 結(jié)至環(huán)境熱阻 |
RθJC(top) | 結(jié)至外殼(頂部)熱阻 |
RθJC(bot) | 結(jié)至外殼(底部)熱阻 |
RθCA | 外殼至環(huán)境熱阻 |
RθJC/P | 結(jié)至冷卻平面熱阻 |
RθPCB | PCB(包括焊料層)的熱阻 |
RθTIM | 熱界面材料 (TIM) 的熱阻 |
RθH/S | 散熱器的熱阻 |