Aby spełnić wymagania termiczne aplikacji, projektanci muszą porównać właściwości termiczne różnych typów obudów półprzewodników.W tym artykule firma Nexperia omawia ścieżki termiczne swoich pakietów połączeń drutowych i pakietów połączeń chipowych, aby projektanci mogli wybrać bardziej odpowiedni pakiet.
Jak osiąga się przewodnictwo cieplne w urządzeniach łączonych drutem
Główny radiator w urządzeniu połączonym drutem biegnie od punktu odniesienia złącza do złączy lutowanych na płytce drukowanej (PCB), jak pokazano na rysunku 1. Stosując prosty algorytm aproksymacji pierwszego rzędu, wpływ mocy wtórnej kanał zużycia (pokazany na rysunku) jest pomijalny w obliczeniach oporu cieplnego.
Kanały termiczne w urządzeniach ze złączem drutowym
Podwójne kanały przewodzenia ciepła w urządzeniu SMD
Różnica pomiędzy pakietem SMD a pakietem drutowym pod względem odprowadzania ciepła polega na tym, że ciepło ze złącza urządzenia może być odprowadzane dwoma różnymi kanałami, tj. przez ramkę wyprowadzeniową (tak jak w przypadku pakietów drutowych) oraz przez ramkę zaciskową.
Transfer ciepła w pakiecie spajanym chipowo
Definicja oporu cieplnego połączenia ze złączem lutowanym Rth (j-sp) jest dodatkowo skomplikowana ze względu na obecność dwóch referencyjnych połączeń lutowanych.Te punkty odniesienia mogą mieć różne temperatury, co powoduje, że opór cieplny jest siecią równoległą.
Nexperia stosuje tę samą metodologię do wyodrębniania wartości Rth(j-sp) zarówno dla urządzeń z chipem, jak i lutowanych drutem.Wartość ta charakteryzuje główną ścieżkę cieplną od chipa przez ramkę wyprowadzeniową do połączeń lutowanych, dzięki czemu wartości dla urządzeń z chipem są podobne do wartości dla urządzeń lutowanych drutem w podobnym układzie PCB.Jednakże drugi kanał nie jest w pełni wykorzystywany podczas wyodrębniania wartości Rth(j-sp), więc ogólny potencjał cieplny urządzenia jest zazwyczaj wyższy.
W rzeczywistości drugi krytyczny kanał radiatora daje projektantom możliwość ulepszenia projektu PCB.Na przykład w przypadku urządzenia lutowanego drutem ciepło może być odprowadzane tylko przez jeden kanał (większość ciepła diody jest rozpraszana przez kołek katody);w przypadku urządzenia mocowanego zatrzaskowo ciepło może być odprowadzane na obu zaciskach.
Symulacja wydajności cieplnej urządzeń półprzewodnikowych
Eksperymenty symulacyjne wykazały, że wydajność cieplną można znacznie poprawić, jeśli wszystkie zaciski urządzenia na płytce drukowanej mają ścieżki termiczne.Na przykład w diodzie PMEG6030ELP z pakietem CFP5 (rysunek 3) 35% ciepła jest przekazywane do kołków anody przez miedziane zaciski, a 65% jest przekazywane do kołków katody przez ramki wyprowadzeniowe.
Dioda pakowana CFP5
„Eksperymenty symulacyjne potwierdziły, że podzielenie radiatora na dwie części (jak pokazano na rysunku 4) lepiej sprzyja rozpraszaniu ciepła.
Jeśli radiator o powierzchni 1 cm² zostanie podzielony na dwa radiatory o powierzchni 0,5 cm² umieszczone pod każdym z dwóch zacisków, ilość mocy, która może zostać rozproszona przez diodę w tej samej temperaturze, wzrasta o 6%.
Dwa radiatory o powierzchni 3 cm² zwiększają rozpraszanie mocy o około 20 procent w porównaniu ze standardową konstrukcją radiatora lub radiatorem o powierzchni 6 cm² przymocowanym tylko do katody.
Wyniki symulacji termicznej z radiatorami w różnych obszarach i lokalizacjach płytek
Nexperia pomaga projektantom wybrać pakiety lepiej dostosowane do ich zastosowań
Niektórzy producenci urządzeń półprzewodnikowych nie dostarczają projektantom informacji niezbędnych do określenia, który typ obudowy zapewni lepszą wydajność cieplną w ich zastosowaniu.W tym artykule firma Nexperia opisuje ścieżki termiczne w swoich urządzeniach połączonych drutem i chipem, aby pomóc projektantom w podejmowaniu lepszych decyzji dotyczących ich zastosowań.
Szybkie fakty na temat NeoDen
① Założona w 2010 roku, ponad 200 pracowników, ponad 8000 mkw.fabryka
② Produkty NeoDen: maszyna PNP serii Smart, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, piec rozpływowy IN6, IN12, drukarka pasty lutowniczej FP2636, PM3040
③ Ponad 10000 klientów na całym świecie, którym udało się odnieść sukces
④ Ponad 30 agentów globalnych działających w Azji, Europie, Ameryce, Oceanii i Afryce
⑤ Centrum badawczo-rozwojowe: 3 działy badawczo-rozwojowe z ponad 25 profesjonalnymi inżynierami badawczo-rozwojowymi
⑥ Posiada certyfikat CE i posiada ponad 50 patentów
⑦ Ponad 30 inżynierów kontroli jakości i wsparcia technicznego, ponad 15 starszych pracowników sprzedaży międzynarodowej, terminowe reagowanie na potrzeby klientów w ciągu 8 godzin, profesjonalne rozwiązania dostarczane w ciągu 24 godzin
Czas publikacji: 13 września 2023 r