為了滿足應(yīng)用的散熱要求，設(shè)計(jì)人員需要比較不同半導(dǎo)體封裝類型的熱特性。在本文中， Nexperia(安世半導(dǎo)體)討論了其焊線封裝和夾片粘合封裝的散熱通道，以便設(shè)計(jì)人員選擇更合適的封裝。

一、焊線器件中的熱傳導(dǎo)如何實(shí)現(xiàn)

焊線封裝器件中的主要散熱通道是從結(jié)參考點(diǎn)到印刷電路板(PCB)上的焊點(diǎn)，如圖1所示。按照一階近似的簡(jiǎn)單算法，次要功耗通道的影響(如圖所示)在熱阻計(jì)算中可以忽略不計(jì)。

圖1：焊線器件中的散熱通道

二、夾片粘合器件中的雙熱傳導(dǎo)通道

夾片粘合封裝在散熱上與焊線封裝的區(qū)別在于，器件結(jié)的熱量可以沿兩條不同的通道耗散出去，即通過(guò)引線框架(與焊線封裝一樣)和夾片框架散熱。

圖2：夾片粘合封裝中的熱傳導(dǎo)

結(jié)到焊點(diǎn)Rth( j-sp )的熱阻定義因?yàn)閮蓚€(gè)參考焊點(diǎn)的存在而變得更加復(fù)雜。這些參考點(diǎn)的溫度可能不同，導(dǎo)致熱阻成為一個(gè)并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

Nexperia(安世半導(dǎo)體)使用相同方法來(lái)提取夾片粘合器件和焊線器件的 Rth( j-sp )值。該值表征從芯片到引線框架再到焊點(diǎn)的主要散熱通道，使得夾片粘合器件的值與類似PCB布局中的焊線器件值相似。然而，在提取Rth( j-sp )值時(shí)，并沒(méi)有充分利用第二條通道，因此器件的總體散熱潛力通常更高。

事實(shí)上，第二條關(guān)鍵的散熱通道讓設(shè)計(jì)人員有機(jī)會(huì)改進(jìn)PCB設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于焊線器件，只能通過(guò)一條通道來(lái)散熱(二極管的大多數(shù)熱量通過(guò)陰極引腳耗散)，而對(duì)于夾片粘合器件，兩個(gè)端子均可散熱。

三、半導(dǎo)體器件散熱性能的仿真實(shí)驗(yàn)

仿真實(shí)驗(yàn)表明，如果PCB上的所有器件端子都有散熱通道，可以顯著改善熱性能。例如，在CFP5封裝的PMEG6030ELP二極管中(圖3)，35%的熱量通過(guò)銅夾片傳遞到陽(yáng)極引腳，65%的熱量通過(guò)引線框架傳遞到陰極引腳。

圖3：CFP5封裝二極管

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)，將散熱片分成兩個(gè)部分(如圖4所示)更有利于散熱。

如果將一個(gè)1cm2的散熱片分成兩個(gè)0.5cm2 的散熱片，分別放置于兩個(gè)端子的下方，在相同的溫度下，二極管可以耗散的功率會(huì)增加6%。

與標(biāo)準(zhǔn)的散熱設(shè)計(jì)或者僅連接在陰極處的6cm2 散熱片相比，兩個(gè)3cm2 散熱片可以增加約20%的功率耗散。

圖4：散熱器位于不同區(qū)域和電路板位置的散熱仿真結(jié)果。

文章來(lái)源：Nexperia(安世半導(dǎo)體)

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