응용 분야의 열 요구 사항을 충족하려면 설계자는 다양한 반도체 패키지 유형의 열 특성을 비교해야 합니다.이 기사에서 Nexperia는 설계자가 보다 적절한 패키지를 선택할 수 있도록 와이어 본드 패키지와 칩 본드 패키지의 열 경로에 대해 설명합니다.
와이어 본딩 장치에서 열전도가 달성되는 방법
그림 1과 같이 와이어 본딩 장치의 1차 방열판은 접합 기준점에서 인쇄 회로 기판(PCB)의 납땜 접합부까지입니다. 1차 근사의 간단한 알고리즘에 따라 2차 전력의 효과는 다음과 같습니다. 소비 채널(그림에 표시됨)은 열 저항 계산에서 무시할 수 있습니다.
와이어 본딩 장치의 열 채널
SMD 장치의 이중 열 전도 채널
열 발산 측면에서 SMD 패키지와 와이어 본드 패키지의 차이점은 장치 접합부에서 발생하는 열이 두 개의 서로 다른 채널, 즉 리드프레임(와이어 본딩 패키지의 경우)을 통해 발산될 수 있다는 것입니다. 클립 프레임을 통해
칩 본딩 패키지의 열 전달
솔더 조인트 Rth(j-sp)에 대한 접합의 열 저항 정의는 두 개의 기준 솔더 조인트가 존재함으로써 더욱 복잡해집니다.이러한 기준점은 온도가 다를 수 있으므로 열 저항이 병렬 네트워크가 될 수 있습니다.
Nexperia는 동일한 방법을 사용하여 칩 본딩 장치와 와이어 납땜 장치 모두에 대한 Rth(j-sp) 값을 추출합니다.이 값은 칩에서 리드프레임, 솔더 조인트까지의 주요 열 경로를 특성화하여 칩 본딩 장치의 값을 유사한 PCB 레이아웃의 와이어 솔더 장치 값과 유사하게 만듭니다.그러나 Rth(j-sp) 값을 추출할 때 두 번째 채널은 완전히 활용되지 않으므로 일반적으로 장치의 전체 열 전위가 더 높습니다.
실제로 두 번째로 중요한 방열판 채널은 설계자에게 PCB 설계를 개선할 수 있는 기회를 제공합니다.예를 들어, 와이어 납땜 장치의 경우 열은 하나의 채널을 통해서만 방출될 수 있습니다(다이오드 열의 대부분은 음극 핀을 통해 방출됩니다).클립 결합 장치의 경우 두 단자 모두에서 열이 방출될 수 있습니다.
반도체 장치의 열 성능 시뮬레이션
시뮬레이션 실험에 따르면 PCB의 모든 장치 단자에 열 경로가 있는 경우 열 성능이 크게 향상될 수 있는 것으로 나타났습니다.예를 들어 CFP5 패키지 PMEG6030ELP 다이오드(그림 3)에서 열의 35%는 구리 클램프를 통해 양극 핀으로 전달되고 65%는 리드프레임을 통해 음극 핀으로 전달됩니다.
CFP5 패키지 다이오드
“시뮬레이션 실험을 통해 방열판을 두 부분으로 나누는 것이(그림 4 참조) 열 방출에 더 도움이 된다는 것을 확인했습니다.
1cm² 방열판을 두 개의 0.5cm² 방열판으로 나누어 두 단자 각각 아래에 배치하면 동일한 온도에서 다이오드가 소비할 수 있는 전력량이 6% 증가합니다.
2개의 3cm² 방열판은 표준 방열판 설계 또는 음극에만 부착된 6cm² 방열판에 비해 전력 소모를 약 20% 증가시킵니다."
다양한 영역 및 보드 위치의 방열판을 사용한 열 시뮬레이션 결과
Nexperia는 디자이너가 자신의 애플리케이션에 더 적합한 패키지를 선택할 수 있도록 지원합니다.
일부 반도체 장치 제조업체는 어떤 패키지 유형이 응용 분야에 더 나은 열 성능을 제공할지 결정하는 데 필요한 정보를 설계자에게 제공하지 않습니다.이 기사에서 Nexperia는 설계자가 애플리케이션에 대해 더 나은 결정을 내릴 수 있도록 와이어 본딩 및 칩 본딩 장치의 열 경로를 설명합니다.
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게시 시간: 2023년 9월 13일