热设计与暴露垫包装

本技术简介讨论了IC封装的热设计技术 - 例如QFN，DFN和MLP - 包含暴露的热焊盘。

大多数设计师现在都非常熟悉集成电路封装，除了组件的电源、接地和信号连接外，还包括一个“暴露的衬垫”或“热衬垫”。这些热垫与各种封装缩写有关- qfn(四平无铅)，DFN(双平无铅)，MLF(微引线框)，MLP(微引线框封装)和LLP(无铅引线框封装)，等等。

这里有一个例子:来自Analog Devices的LFCSP (leadframe chip scale package)音频功率放大器(p/n SSM2211):

不出所料，热垫封装的一个主要优点是增强了热性能。

封装内部是半导体模具，这个模具包含电路，产生热量在运行中。在模具下面(并附在上面)是热垫;热量可以很容易地从模具流到热垫，因此模具可以在不超过最大结温的情况下耗散更多的功率——当然，假设PCB设计师已经确保热量可以很容易地从热垫流到周围环境中。

QFN封装的适当热设计通常基于在焊到热垫的PCB部分使用过孔。如果您有足够的可用电路板空间，一个更简单的方法是使用一个大的铜片，包括与热垫的连接。不幸的是，这只适用于双行包:

当你的组件在四面都有终端时(通常情况下)，你唯一的选择就是过孔。(顺便说一下，端子最好称为“接地”，因为封装底部的扁平裸露金属不能准确地描述为一个大头针或引线。)过孔将热从热垫传导到其他PCB层，再从那里传导到周围环境。但有几个问题出现了:

• 通过多少?
• via-to-via的间距应该是什么?
• 如何确保通孔不会干扰焊接过程？

当然，通孔的数量取决于热垫的大小以及您对传热的尺寸。如果您预计没有高温胁迫并且没有显着的功耗，则可以完全忘记通孔，并假设典型的封装到环境热路将足够。但是在大多数情况下，普通都有用;他们是保险，以防您经营的较高功率，而不是最初的预期，它们可以通过使部件的内部温度更稳定来帮助提高性能。

专家之间的共识似乎如下：通孔应在约1.2毫米的中心间距间隔开，通孔直径为0.25至0.33毫米。

如果要最大限度地提高热性能，则通孔的数量成为几何形状-1.e的问题。然而，在维护推荐的尺寸和间距时，您可以适应许多。

没有焊剂芯的问题，没有对QFN布局的讨论。毛细管动作将熔融焊料绘制到通孔中，可能将部件留下不足或在PCB的另一侧产生焊料凸块。

你可以通过使用推荐的最小通孔尺寸来缓解这个问题，但真正的解决方案是改变通孔本身，从而阻碍焊料流动。为了提高性能(从而提高成本)，可以选择帐篷、封顶/封堵和充填。与您的PCB fab的对话应该有助于您决定哪一个是最好的应用程序。