Aby návrháři splnili tepelné požadavky aplikace, potřebují porovnat tepelné charakteristiky různých typů polovodičových pouzder.V tomto článku se Nexperia zabývá tepelnými cestami svých balíčků drátěných spojů a obalů čipových spojů, aby si návrháři mohli vybrat vhodnější obal.
Jak je dosaženo tepelné vodivosti v drátěných zařízeních
Primární chladič v zařízení propojeném drátem je od referenčního bodu přechodu k pájeným spojům na desce s plošnými spoji (PCB), jak je znázorněno na obrázku 1. Podle jednoduchého algoritmu aproximace prvního řádu je účinek sekundárního výkonu odběrový kanál (zobrazený na obrázku) je ve výpočtu tepelného odporu zanedbatelný.
Tepelné kanály v drátěných zařízeních
Duální kanály tepelné vodivosti v zařízení SMD
Rozdíl mezi pouzdrem SMD a pouzdrem spojeným drátem z hlediska odvodu tepla spočívá v tom, že teplo ze spoje zařízení může být odváděno dvěma různými kanály, tj. přes vodicí rám (jako v případě pouzder spojených drátem) a přes klip rám.
Přenos tepla v obalu s čipem
Definice tepelného odporu přechodu k pájenému spoji Rth (j-sp) je dále komplikována přítomností dvou referenčních pájených spojů.Tyto referenční body mohou mít různé teploty, což způsobí, že tepelný odpor je paralelní síť.
Nexperia používá stejnou metodologii k extrakci hodnoty Rth(j-sp) pro zařízení s čipem i drátem pájená zařízení.Tato hodnota charakterizuje hlavní tepelnou cestu od čipu přes vodicí rám k pájeným spojům, takže hodnoty pro zařízení s čipem jsou podobné hodnotám pro zařízení pájená drátem v podobném uspořádání PCB.Druhý kanál však není plně využit při extrakci hodnoty Rth(j-sp), takže celkový tepelný potenciál zařízení je obvykle vyšší.
Ve skutečnosti druhý kritický kanál chladiče dává návrhářům příležitost vylepšit návrh PCB.Například u zařízení pájeného drátem může být teplo odváděno pouze jedním kanálem (většina tepla diody je rozptýlena přes katodový kolík);u zařízení se sponou může být teplo odváděno na obou svorkách.
Simulace tepelného výkonu polovodičových součástek
Simulační experimenty ukázaly, že tepelný výkon lze výrazně zlepšit, pokud všechny terminály zařízení na desce plošných spojů mají tepelné cesty.Například u diody PMEG6030ELP zabalené v CFP5 (obrázek 3) se 35 % tepla přenáší na anodové kolíky přes měděné svorky a 65 % se přenáší na katodové kolíky přes olověné rámy.
Zabalená dioda CFP5
„Simulační experimenty potvrdily, že rozdělení chladiče na dvě části (jak je znázorněno na obrázku 4) vede k rozptylu tepla.
Pokud je chladič o ploše 1 cm² rozdělen na dva chladiče o ploše 0,5 cm² umístěné pod každou ze dvou svorek, množství energie, kterou může dioda rozptýlit při stejné teplotě, se zvýší o 6 %.
Dva 3 cm² chladiče zvyšují ztrátový výkon asi o 20 procent ve srovnání se standardním designem chladiče nebo 6 cm² chladičem připojeným pouze na katodu.
Výsledky tepelné simulace s chladiči v různých oblastech a umístěních desek
Nexperia pomáhá návrhářům vybrat balíčky lépe přizpůsobené jejich aplikacím
Někteří výrobci polovodičových zařízení neposkytují konstruktérům potřebné informace, aby určili, který typ pouzdra bude poskytovat lepší tepelný výkon pro jejich aplikaci.V tomto článku Nexperia popisuje tepelné cesty ve svých zařízeních s drátovou a čipovou spojkou, aby pomohla návrhářům činit lepší rozhodnutí pro jejich aplikace.
Rychlá fakta o NeoDen
① Založena v roce 2010, 200+ zaměstnanců, 8000+ m2.továrna
② Produkty NeoDen: Stroj PNP řady Smart, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, přetavovací pec IN6, IN12, tiskárna pájecí pasty FP2636, PM3040
③ Úspěšných 10 000+ zákazníků po celém světě
④ 30+ globálních agentů v Asii, Evropě, Americe, Oceánii a Africe
⑤ Centrum výzkumu a vývoje: 3 oddělení výzkumu a vývoje s více než 25 profesionálními inženýry výzkumu a vývoje
⑥ Uvedeno v CE a získalo více než 50 patentů
⑦ 30+ techniků kontroly kvality a technické podpory, 15+ senior mezinárodních prodejů, včasná reakce zákazníků do 8 hodin, profesionální řešení poskytující do 24 hodin
Čas odeslání: 13. září 2023