Để đáp ứng yêu cầu về nhiệt của ứng dụng, các nhà thiết kế cần so sánh đặc tính nhiệt của các loại gói bán dẫn khác nhau.Trong bài viết này, Nexperia thảo luận về đường dẫn nhiệt của các gói liên kết dây và gói liên kết chip để các nhà thiết kế có thể chọn gói phù hợp hơn.
Cách đạt được sự dẫn nhiệt trong các thiết bị liên kết bằng dây
Bộ tản nhiệt chính trong thiết bị liên kết bằng dây là từ điểm tham chiếu đường giao nhau đến các mối hàn trên bảng mạch in (PCB), như trong Hình 1. Theo một thuật toán đơn giản về xấp xỉ bậc một, ảnh hưởng của nguồn điện thứ cấp kênh tiêu thụ (thể hiện trên hình) không đáng kể trong tính toán điện trở nhiệt.
Các kênh nhiệt trong các thiết bị liên kết bằng dây
Kênh dẫn nhiệt kép trong thiết bị SMD
Sự khác biệt giữa gói SMD và gói liên kết bằng dây về khả năng tản nhiệt là nhiệt từ điểm nối của thiết bị có thể được tiêu tán dọc theo hai kênh khác nhau, tức là qua khung chì (như trong trường hợp gói được liên kết bằng dây) và qua khung kẹp.
Truyền nhiệt trong gói ngoại quan chip
Định nghĩa về điện trở nhiệt của điểm nối với mối hàn Rth (j-sp) còn phức tạp hơn do có sự hiện diện của hai mối hàn tham chiếu.Các điểm tham chiếu này có thể có nhiệt độ khác nhau, khiến cho điện trở nhiệt trở thành một mạng song song.
Nexperia sử dụng phương pháp tương tự để trích xuất giá trị Rth(j-sp) cho cả thiết bị gắn chip và hàn dây.Giá trị này đặc trưng cho đường dẫn nhiệt chính từ chip đến khung chì rồi đến các mối hàn, làm cho các giá trị của thiết bị được liên kết với chip tương tự như các giá trị của thiết bị được hàn bằng dây trong bố cục PCB tương tự.Tuy nhiên, kênh thứ hai không được tận dụng tối đa khi trích xuất giá trị Rth(j-sp), do đó tổng nhiệt năng của thiết bị thường cao hơn.
Trên thực tế, kênh tản nhiệt quan trọng thứ hai mang đến cho các nhà thiết kế cơ hội cải thiện thiết kế PCB.Ví dụ, đối với một thiết bị hàn dây, nhiệt chỉ có thể tiêu tán qua một kênh (phần lớn nhiệt của diode bị tiêu tán qua chân cực âm);đối với thiết bị được gắn bằng kẹp, nhiệt có thể được tiêu tán ở cả hai đầu.
Mô phỏng hiệu suất nhiệt của thiết bị bán dẫn
Các thí nghiệm mô phỏng đã chỉ ra rằng hiệu suất nhiệt có thể được cải thiện đáng kể nếu tất cả các thiết bị đầu cuối trên PCB đều có đường dẫn nhiệt.Ví dụ, trong điốt PMEG6030ELP đóng gói CFP5 (Hình 3), 35% nhiệt lượng được truyền đến các chân cực dương thông qua các kẹp đồng và 65% nhiệt được truyền đến các chân cực âm thông qua khung chì.
Điốt đóng gói CFP5
“Các thí nghiệm mô phỏng đã xác nhận rằng việc chia tản nhiệt thành hai phần (như trong Hình 4) sẽ có lợi hơn cho việc tản nhiệt.
Nếu một bộ tản nhiệt 1 cm2 được chia thành hai bộ tản nhiệt 0,5 cm2 đặt bên dưới mỗi cực trong số hai cực thì lượng điện năng mà diode có thể tiêu tán ở cùng nhiệt độ sẽ tăng thêm 6%.
Hai bộ tản nhiệt 3 cm2 tăng khả năng tiêu tán điện năng lên khoảng 20% so với thiết kế tản nhiệt tiêu chuẩn hoặc bộ tản nhiệt 6 cm2 chỉ gắn ở cực âm.”
Kết quả mô phỏng nhiệt với tản nhiệt ở các khu vực và vị trí bo mạch khác nhau
Nexperia giúp các nhà thiết kế lựa chọn các gói phù hợp hơn với ứng dụng của họ
Một số nhà sản xuất thiết bị bán dẫn không cung cấp cho các nhà thiết kế thông tin cần thiết để xác định loại gói nào sẽ mang lại hiệu suất nhiệt tốt hơn cho ứng dụng của họ.Trong bài viết này, Nexperia mô tả các đường dẫn nhiệt trong các thiết bị liên kết bằng dây và liên kết với chip để giúp các nhà thiết kế đưa ra quyết định tốt hơn cho ứng dụng của họ.
Thông tin nhanh về NeoDen
① Được thành lập vào năm 2010, hơn 200 nhân viên, hơn 8000 m2.nhà máy
② Sản phẩm NeoDen: Máy PNP dòng thông minh, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, lò reflow IN6, IN12, Máy in dán hàn FP2636, PM3040
③ Thành công hơn 10000 khách hàng trên toàn cầu
④ Hơn 30 đại lý toàn cầu phủ sóng ở Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Đại Dương và Châu Phi
⑤ Trung tâm R&D: 3 phòng R&D với hơn 25 kỹ sư R&D chuyên nghiệp
⑥ Được chứng nhận CE và có hơn 50 bằng sáng chế
⑦ Hơn 30 kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật và kiểm soát chất lượng, hơn 15 nhân viên bán hàng quốc tế cao cấp, phản hồi khách hàng kịp thời trong vòng 8 giờ, cung cấp giải pháp chuyên nghiệp trong vòng 24 giờ
Thời gian đăng: 13-09-2023