Om aan de thermische eisen van een toepassing te voldoen, moeten ontwerpers de thermische kenmerken van verschillende typen halfgeleiderverpakkingen vergelijken.In dit artikel bespreekt Nexperia de thermische paden van zijn wire-bond-pakketten en chip-bond-pakketten, zodat ontwerpers een geschikter pakket kunnen selecteren.
Hoe thermische geleiding wordt bereikt in draadgebonden apparaten
Het primaire koellichaam in een draadgebonden apparaat bevindt zich vanaf het verbindingsreferentiepunt naar de soldeerverbindingen op de printplaat (PCB), zoals weergegeven in figuur 1. Volgens een eenvoudig algoritme van eerste orde benadering wordt het effect van de secundaire stroom verbruikskanaal (weergegeven in de figuur) is verwaarloosbaar bij de berekening van de thermische weerstand.
Thermische kanalen in draadgebonden apparaten
Dubbele thermische geleidingskanalen in een SMD-apparaat
Het verschil tussen een SMD-pakket en een draadgebonden pakket in termen van warmteafvoer is dat de warmte van de verbinding van het apparaat langs twee verschillende kanalen kan worden afgevoerd, dat wil zeggen via het leadframe (zoals in het geval van draadgebonden pakketten) en door het clipframe.
Warmteoverdracht in een chipgebonden verpakking
De definitie van de thermische weerstand van de verbinding met de soldeerverbinding Rth (j-sp) wordt verder gecompliceerd door de aanwezigheid van twee referentiesoldeerverbindingen.Deze referentiepunten kunnen verschillende temperaturen hebben, waardoor de thermische weerstand een parallel netwerk is.
Nexperia gebruikt dezelfde methodologie om de Rth(j-sp)-waarde te extraheren voor zowel chipgebonden als draadgesoldeerde apparaten.Deze waarde karakteriseert het belangrijkste thermische pad van de chip naar het leadframe naar de soldeerverbindingen, waardoor de waarden voor de chipgebonden apparaten vergelijkbaar zijn met de waarden voor de draadgesoldeerde apparaten in een vergelijkbare PCB-indeling.Het tweede kanaal wordt echter niet volledig benut bij het extraheren van de Rth(j-sp)-waarde, waardoor het totale thermische potentieel van het apparaat doorgaans hoger is.
In feite geeft het tweede kritische koellichaamkanaal ontwerpers de mogelijkheid om het PCB-ontwerp te verbeteren.Voor een met draad gesoldeerd apparaat kan de warmte bijvoorbeeld slechts via één kanaal worden afgevoerd (de meeste warmte van een diode wordt via de kathodepin afgevoerd);bij een clip-bonded apparaat kan de warmte aan beide aansluitingen worden afgevoerd.
Simulatie van thermische prestaties van halfgeleiderapparaten
Simulatie-experimenten hebben aangetoond dat de thermische prestaties aanzienlijk kunnen worden verbeterd als alle apparaatterminals op de printplaat thermische paden hebben.In de CFP5-verpakte PMEG6030ELP-diode (Figuur 3) wordt bijvoorbeeld 35% van de warmte via de koperen klemmen naar de anodepinnen overgedragen en 65% via de leadframes naar de kathodepinnen.
CFP5-verpakte diode
“Simulatie-experimenten hebben bevestigd dat het splitsen van het koellichaam in twee delen (zoals weergegeven in figuur 4) bevorderlijker is voor de warmteafvoer.
Als een koellichaam van 1 cm² wordt gesplitst in twee koellichamen van 0,5 cm² die onder elk van de twee aansluitingen worden geplaatst, neemt de hoeveelheid stroom die door de diode kan worden gedissipeerd bij dezelfde temperatuur toe met 6%.
Twee koellichamen van 3 cm² verhogen de vermogensdissipatie met ongeveer 20 procent vergeleken met een standaard koellichaamontwerp of een koellichaam van 6 cm² dat alleen aan de kathode is bevestigd.”
Resultaten van thermische simulatie met koellichamen in verschillende gebieden en bordlocaties
Nexperia helpt ontwerpers pakketten te selecteren die beter geschikt zijn voor hun toepassingen
Sommige fabrikanten van halfgeleiderapparaten voorzien ontwerpers niet van de noodzakelijke informatie om te bepalen welk pakkettype betere thermische prestaties zal leveren voor hun toepassing.In dit artikel beschrijft Nexperia de thermische paden in zijn wire-bonded en chip-bonded apparaten om ontwerpers te helpen betere beslissingen te nemen voor hun toepassingen.
Snelle feiten over NeoDen
① Opgericht in 2010, 200+ werknemers, 8000+ m².fabriek
② NeoDen-producten: Smart-serie PNP-machine, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, reflow-oven IN6, IN12, soldeerpastaprinter FP2636, PM3040
③ Succesvolle 10.000+ klanten over de hele wereld
④ Meer dan 30 wereldwijde agenten in Azië, Europa, Amerika, Oceanië en Afrika
⑤ R&D-centrum: 3 R&D-afdelingen met meer dan 25 professionele R&D-ingenieurs
⑥ Vermeld bij CE en kreeg meer dan 50 patenten
⑦ 30+ ingenieurs voor kwaliteitscontrole en technische ondersteuning, 15+ senior internationale verkoopmedewerkers, tijdige klantreactie binnen 8 uur, professionele oplossingen binnen 24 uur
Posttijd: 13 september 2023