SO封装技术的热分析知识介绍

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在整个电子行业中，芯片级的亚微米特征尺寸正在将封装元件尺寸降低到早期技术的设计规则水平。今天的集成电路(IC)封装技术必须提供更高的引脚数，更小的引脚间距，最小的占位面积和显着减小的体积，这导致半导体制造商开发小外形封装(SOP)，表面贴装存储器封装。 SOP包装通过消耗早期包装替代品的三分之一至二分之一来支持小型化的趋势。 SOP组件是手持式仪器，便携式通信设备，笔记本电脑和笔记本电脑，磁盘驱动器以及众多其他应用的小巧外形的合理选择。电源SOP(PSOP)封装的机械尺寸与散热热质量(铜块)相结合，使其成为办公自动化，工业控制，网络和消费应用的理想选择，这些应用会产生内部热量并承受压力温度条件。
        　　PSOP引线位于封装的长边，使封装的两侧敞开。封装的开口侧可用于在元件下方布线，节省电路板层并简化电路板布局。与旧版本相比，封装可以彼此更加靠近，也可以放置在电路板上的其他元件上。
当IC封装尺寸缩小时，热功率密度增加，以及从芯片到外部环境的传热路径需要进行优化以在芯片上实现最大可能的功耗，同时仍确保芯片温度低于最大允许值。尽管PSOP在温度应力，电流和可焊性下进行可靠性测试，以及在制造之前在制造商处进行机械检查，但物理测试或设计测试板以测试封装的所有可能性将是耗时且昂贵的。应用和配置。
        　　计算流体动力学(CFD)软件在这种情况下非常有用，因为它可以模拟和估算IC在各种条件下连接到PCB时的结温(Tj)，包括不同的供电条件，电路板电导率，热通孔分布，材料清单和IC封装结构本身。 CFD工具使机械或电气工程师和/或IC设计人员能够从热管理的角度定性和定量地快速了解设计变更的影响。为了测试这一点，我们对ADI公司的计算热分析进行了高分析。速度，高压，1A输出驱动放大器，ADA4870-1，PSOP安装在PCB上，使用mentor Graphic的CFD FloTHERM。具体而言，我们希望确定可以在芯片有源区域上消耗的最大功率，同时保持Tj低于150°C。我们研究了各种环境来估算这个最大功率，例如，改变电路板面积，增加散热孔和安装散热器。
        　　这个封装可以安装在电路板上，无论是向下压还是向上压(图1) ，取决于形成的引线的方向。在嵌入式配置中，元件表面安装在电路板的初级侧，铜嵌条焊接到电路板的顶侧。在细长配置中，引线焊接到电路板的初级侧。对于我们的实验，我们使用了slug-down配置;首先没有散热器，然后散热器连接到电路板的次级侧，电路板和散热器底座之间有导热油脂。
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        　　图1：PSOP尺寸以毫米为单位，底部有铜塞。

        　　对于CFD模拟，我们使用的测试板是六层板，尺寸为59 x 61 mm。我们假设每个导电层的铜覆盖率均匀地涂抹在层的体积内。基于此，我们基于单个层内的铜覆盖百分比计算每层的热导率(k)作为体积平均值(表1)。为了进一步准确，我们还可以处理图层中的铜覆盖范围，以在电路板平面内提供电导率映射。

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PSOP引线位于封装的长边，使封装的两侧敞开