Para cumplir con los requisitos térmicos de una aplicación, los diseñadores deben comparar las características térmicas de diferentes tipos de paquetes de semiconductores.En este artículo, Nexperia analiza las rutas térmicas de sus paquetes de unión de cables y paquetes de unión de chips para que los diseñadores puedan seleccionar un paquete más apropiado.
Cómo se logra la conducción térmica en dispositivos unidos por cables
El disipador de calor primario en un dispositivo conectado con cables va desde el punto de referencia de la unión hasta las uniones de soldadura en la placa de circuito impreso (PCB), como se muestra en la Figura 1. Siguiendo un algoritmo simple de aproximación de primer orden, el efecto de la energía secundaria El canal de consumo (que se muestra en la figura) es insignificante en el cálculo de la resistencia térmica.
Canales térmicos en dispositivos unidos por cables.
Canales duales de conducción térmica en un dispositivo SMD.
La diferencia entre un paquete SMD y un paquete unido por cables en términos de disipación de calor es que el calor de la unión del dispositivo se puede disipar a lo largo de dos canales diferentes, es decir, a través del marco conductor (como en el caso de los paquetes unidos por cables) y a través del marco del clip.
Transferencia de calor en un paquete unido con chip
La definición de la resistencia térmica de la unión a la junta de soldadura Rth (j-sp) se complica aún más por la presencia de dos juntas de soldadura de referencia.Estos puntos de referencia pueden tener diferentes temperaturas, provocando que la resistencia térmica sea una red paralela.
Nexperia utiliza la misma metodología para extraer el valor Rth(j-sp) tanto para dispositivos unidos por chip como soldados por cable.Este valor caracteriza la ruta térmica principal desde el chip hasta el marco conductor y las uniones de soldadura, lo que hace que los valores para los dispositivos unidos por chip sean similares a los valores para los dispositivos soldados con alambre en un diseño de PCB similar.Sin embargo, el segundo canal no se utiliza por completo al extraer el valor Rth(j-sp), por lo que el potencial térmico general del dispositivo suele ser mayor.
De hecho, el segundo canal crítico del disipador de calor brinda a los diseñadores la oportunidad de mejorar el diseño de PCB.Por ejemplo, para un dispositivo soldado con alambre, el calor sólo se puede disipar a través de un canal (la mayor parte del calor de un diodo se disipa a través del pin del cátodo);Para un dispositivo con clip, el calor se puede disipar en ambos terminales.
Simulación del rendimiento térmico de dispositivos semiconductores.
Los experimentos de simulación han demostrado que el rendimiento térmico se puede mejorar significativamente si todos los terminales del dispositivo en la PCB tienen rutas térmicas.Por ejemplo, en el diodo PMEG6030ELP empaquetado en CFP5 (Figura 3), el 35 % del calor se transfiere a las clavijas del ánodo a través de las abrazaderas de cobre y el 65 % se transfiere a las clavijas del cátodo a través de los marcos conductores.
Diodo empaquetado CFP5
“Los experimentos de simulación han confirmado que dividir el disipador de calor en dos partes (como se muestra en la Figura 4) favorece más la disipación del calor.
Si un disipador de 1 cm² se divide en dos disipadores de 0,5 cm² colocados debajo de cada uno de los dos terminales, la cantidad de energía que puede disipar el diodo a la misma temperatura aumenta en un 6%.
Dos disipadores de calor de 3 cm² aumentan la disipación de energía en aproximadamente un 20 por ciento en comparación con un diseño de disipador de calor estándar o un disipador de calor de 6 cm² conectado sólo al cátodo”.
Resultados de simulación térmica con disipadores de calor en diferentes áreas y ubicaciones de placas
Nexperia ayuda a los diseñadores a seleccionar paquetes que se adapten mejor a sus aplicaciones
Algunos fabricantes de dispositivos semiconductores no brindan a los diseñadores la información necesaria para determinar qué tipo de paquete proporcionará un mejor rendimiento térmico para su aplicación.En este artículo, Nexperia describe las rutas térmicas en sus dispositivos unidos por cables y por chips para ayudar a los diseñadores a tomar mejores decisiones para sus aplicaciones.
Datos breves sobre NeoDen
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② Productos NeoDen: Máquina PNP serie Smart, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, horno de reflujo IN6, IN12, impresora de pasta de soldadura FP2636, PM3040
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Hora de publicación: 13 de septiembre de 2023