Για να ικανοποιηθούν οι θερμικές απαιτήσεις μιας εφαρμογής, οι σχεδιαστές πρέπει να συγκρίνουν τα θερμικά χαρακτηριστικά διαφορετικών τύπων συσκευασίας ημιαγωγών.Σε αυτό το άρθρο, η Nexperia συζητά τις θερμικές διαδρομές των πακέτων δεσμών καλωδίων και των πακέτων δεσμών τσιπ, έτσι ώστε οι σχεδιαστές να μπορούν να επιλέξουν ένα πιο κατάλληλο πακέτο.
Πώς επιτυγχάνεται η θερμική αγωγιμότητα σε συσκευές με σύρμα
Η κύρια απαγωγή θερμότητας σε μια συσκευή με σύρμα είναι από το σημείο αναφοράς σύνδεσης έως τις συνδέσεις συγκόλλησης στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB), όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Ακολουθώντας έναν απλό αλγόριθμο προσέγγισης πρώτης τάξης, η επίδραση της δευτερεύουσας ισχύος Το κανάλι κατανάλωσης (που φαίνεται στο σχήμα) είναι αμελητέο στον υπολογισμό της θερμικής αντίστασης.
Θερμικά κανάλια σε συρμάτινες συσκευές
Διπλά κανάλια θερμικής αγωγιμότητας σε συσκευή SMD
Η διαφορά μεταξύ μιας συσκευασίας SMD και μιας συσκευασίας με σύρμα από την άποψη της απαγωγής θερμότητας είναι ότι η θερμότητα από τη διασταύρωση της συσκευής μπορεί να διαχέεται κατά μήκος δύο διαφορετικών καναλιών, δηλαδή μέσω του πλαισίου απαγωγής (όπως στην περίπτωση των συσκευασιών με σύρμα) και μέσα από το πλαίσιο του κλιπ.
Μεταφορά θερμότητας σε συσκευασία κολλημένη με τσιπ
Ο ορισμός της θερμικής αντίστασης της διασταύρωσης με τον σύνδεσμο συγκόλλησης Rth (j-sp) περιπλέκεται περαιτέρω από την παρουσία δύο συγκολλήσεων αναφοράς.Αυτά τα σημεία αναφοράς μπορεί να έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα η θερμική αντίσταση να είναι ένα παράλληλο δίκτυο.
Η Nexperia χρησιμοποιεί την ίδια μεθοδολογία για την εξαγωγή της τιμής Rth(j-sp) τόσο για συσκευές που συνδέονται με τσιπ όσο και για συσκευές με σύρμα.Αυτή η τιμή χαρακτηρίζει την κύρια θερμική διαδρομή από το τσιπ προς το μολύβδινο πλαίσιο προς τις αρθρώσεις συγκόλλησης, καθιστώντας τις τιμές για τις συσκευές που συνδέονται με τσιπ παρόμοιες με τις τιμές για τις συσκευές με σύρμα συγκόλλησης σε παρόμοια διάταξη PCB.Ωστόσο, το δεύτερο κανάλι δεν χρησιμοποιείται πλήρως κατά την εξαγωγή της τιμής Rth(j-sp), επομένως το συνολικό θερμικό δυναμικό της συσκευής είναι συνήθως υψηλότερο.
Στην πραγματικότητα, το δεύτερο κρίσιμο κανάλι ψύκτρας δίνει στους σχεδιαστές την ευκαιρία να βελτιώσουν τη σχεδίαση PCB.Για παράδειγμα, για μια συσκευή με σύρμα συγκόλλησης, η θερμότητα μπορεί να διαχέεται μόνο μέσω ενός καναλιού (το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας μιας διόδου διαχέεται μέσω του πείρου της καθόδου).για μια συσκευή συνδεδεμένη με κλιπ, η θερμότητα μπορεί να διαχέεται και στους δύο ακροδέκτες.
Προσομοίωση Θερμικής Απόδοσης Συσκευών Ημιαγωγών
Πειράματα προσομοίωσης έχουν δείξει ότι η θερμική απόδοση μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά εάν όλα τα τερματικά της συσκευής στο PCB έχουν θερμικές διαδρομές.Για παράδειγμα, στη συσκευασμένη με CFP5 δίοδο PMEG6030ELP (Εικόνα 3), το 35% της θερμότητας μεταφέρεται στις ακίδες ανόδου μέσω των χάλκινων σφιγκτήρων και το 65% στις ακίδες καθόδου μέσω των πλαισίων απαγωγής.
Συσκευασμένη δίοδος CFP5
«Πειράματα προσομοίωσης επιβεβαίωσαν ότι ο διαχωρισμός της ψύκτρας σε δύο μέρη (όπως φαίνεται στο σχήμα 4) είναι πιο ευνοϊκός για την απαγωγή θερμότητας.
Εάν μια ψύκτρα 1 cm² χωριστεί σε δύο ψύκτρες 0,5 cm² τοποθετημένες κάτω από κάθε έναν από τους δύο ακροδέκτες, η ποσότητα ισχύος που μπορεί να διαχέεται από τη δίοδο στην ίδια θερμοκρασία αυξάνεται κατά 6%.
Δύο ψύκτρες 3 cm² αυξάνουν τη διαρροή ισχύος κατά περίπου 20 τοις εκατό σε σύγκριση με μια τυπική σχεδίαση ψύκτρας ή μια ψύκτρα 6 cm² που συνδέεται μόνο στην κάθοδο.
Αποτελέσματα θερμικής προσομοίωσης με ψύκτρες σε διαφορετικές περιοχές και θέσεις σανίδων
Η Nexperia βοηθά τους σχεδιαστές να επιλέγουν πακέτα που ταιριάζουν καλύτερα στις εφαρμογές τους
Ορισμένοι κατασκευαστές συσκευών ημιαγωγών δεν παρέχουν στους σχεδιαστές τις απαραίτητες πληροφορίες για να καθορίσουν ποιος τύπος συσκευασίας θα παρέχει καλύτερη θερμική απόδοση για την εφαρμογή τους.Σε αυτό το άρθρο, η Nexperia περιγράφει τις θερμικές διαδρομές στις συσκευές της που συνδέονται με σύρμα και τσιπ για να βοηθήσει τους σχεδιαστές να λάβουν καλύτερες αποφάσεις για τις εφαρμογές τους.
Γρήγορες πληροφορίες για το NeoDen
① Ιδρύθηκε το 2010, 200+ εργαζόμενοι, 8000+ τ.μ.εργοστάσιο
② Προϊόντα NeoDen: Μηχάνημα PNP σειράς Smart, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, φούρνος ανανέωσης IN6, IN12, Εκτυπωτής πάστας συγκόλλησης 60, FP26
③ 10000+ επιτυχημένοι πελάτες σε όλο τον κόσμο
④ 30+ Παγκόσμιοι Πράκτορες που καλύπτονται σε Ασία, Ευρώπη, Αμερική, Ωκεανία και Αφρική
⑤ Κέντρο Ε&Α: 3 τμήματα Ε&Α με 25+ επαγγελματίες μηχανικούς Ε&Α
⑥ Καταχωρίστηκε με CE και πήρε 50+ διπλώματα ευρεσιτεχνίας
⑦ 30+ μηχανικοί ποιοτικού ελέγχου και τεχνικής υποστήριξης, 15+ ανώτεροι διεθνείς πωλήσεις, έγκαιρη ανταπόκριση πελατών εντός 8 ωρών, επαγγελματικές λύσεις που παρέχουν εντός 24 ωρών
Ώρα δημοσίευσης: Σεπ-13-2023