Para atender aos requisitos térmicos de uma aplicação, os projetistas precisam comparar as características térmicas de diferentes tipos de pacotes semicondutores.Neste artigo, a Nexperia discute os caminhos térmicos de seus pacotes de wire bond e pacotes de chip bond para que os projetistas possam selecionar um pacote mais apropriado.
Como a condução térmica é alcançada em dispositivos com ligação por fio
O dissipador de calor primário em um dispositivo ligado por fio vai do ponto de referência da junção até as juntas de solda na placa de circuito impresso (PCB), conforme mostrado na Figura 1. Seguindo um algoritmo simples de aproximação de primeira ordem, o efeito da potência secundária canal de consumo (mostrado na figura) é insignificante no cálculo da resistência térmica.
Canais térmicos em dispositivos ligados por fio
Canais duplos de condução térmica em um dispositivo SMD
A diferença entre um pacote SMD e um pacote com fio ligado em termos de dissipação de calor é que o calor da junção do dispositivo pode ser dissipado ao longo de dois canais diferentes, ou seja, através da estrutura principal (como no caso de pacotes com fio ligado) e através da moldura do clipe.
Transferência de calor em um pacote colado com chip
A definição da resistência térmica da junção à junta de solda Rth (j-sp) é ainda mais complicada pela presença de duas juntas de solda de referência.Esses pontos de referência podem ter temperaturas diferentes, fazendo com que a resistência térmica seja uma rede paralela.
A Nexperia usa a mesma metodologia para extrair o valor Rth(j-sp) para dispositivos ligados por chip e soldados por fio.Este valor caracteriza o caminho térmico principal do chip ao leadframe e às juntas de solda, tornando os valores para os dispositivos ligados ao chip semelhantes aos valores para os dispositivos soldados com fio em um layout de PCB semelhante.No entanto, o segundo canal não é totalmente utilizado ao extrair o valor Rth(j-sp), portanto o potencial térmico geral do dispositivo é normalmente maior.
Na verdade, o segundo canal crítico do dissipador de calor dá aos projetistas a oportunidade de melhorar o design da PCB.Por exemplo, para um dispositivo soldado com fio, o calor só pode ser dissipado através de um canal (a maior parte do calor de um diodo é dissipado através do pino catódico);para um dispositivo com ligação por clipe, o calor pode ser dissipado em ambos os terminais.
Simulação de desempenho térmico de dispositivos semicondutores
Experimentos de simulação mostraram que o desempenho térmico pode ser significativamente melhorado se todos os terminais do dispositivo na PCB tiverem caminhos térmicos.Por exemplo, no diodo PMEG6030ELP encapsulado em CFP5 (Figura 3), 35% do calor é transferido para os pinos anódicos através dos grampos de cobre e 65% é transferido para os pinos catódicos através dos leadframes.
Diodo empacotado CFP5
“Experimentos de simulação confirmaram que dividir o dissipador de calor em duas partes (como mostrado na Figura 4) é mais propício à dissipação de calor.
Se um dissipador de calor de 1 cm² for dividido em dois dissipadores de calor de 0,5 cm² colocados abaixo de cada um dos dois terminais, a quantidade de energia que pode ser dissipada pelo diodo na mesma temperatura aumenta em 6%.
Dois dissipadores de calor de 3 cm² aumentam a dissipação de energia em cerca de 20% em comparação com um design de dissipador de calor padrão ou um dissipador de calor de 6 cm² conectado apenas no cátodo.”
Resultados de simulação térmica com dissipadores de calor em diferentes áreas e localizações da placa
Nexperia ajuda designers a selecionar pacotes mais adequados às suas aplicações
Alguns fabricantes de dispositivos semicondutores não fornecem aos projetistas as informações necessárias para determinar qual tipo de pacote proporcionará melhor desempenho térmico para sua aplicação.Neste artigo, a Nexperia descreve os caminhos térmicos em seus dispositivos ligados por fio e por chip para ajudar os projetistas a tomar melhores decisões para suas aplicações.
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Horário da postagem: 13 de setembro de 2023