ZHCAA86A October   2020  – February 2021 LMG3422R030 , LMG3422R050 , LMG3425R030 , LMG3425R050

 

  1.   商标
  2. 1引言
  3. 2新型 QFN 12x12 封装
  4. 3底面冷却配置和 RθJC/P 的定义
    1. 3.1 封装热性能参数 RθJC/P 的定义
    2. 3.2 底面冷却系统的设计建议
  5. 4仿真模型和结果
    1. 4.1 用于热分析的有限元模型
    2. 4.2 热仿真结果
  6. 5实验设置和 RθJC/P 测试结果
  7. 6半桥评估板的 QFN 12x12 封装热性能
  8. 7总结
  9. 8参考文献
  10. 9修订历史记录

用于热分析的有限元模型

为了比较不同表面贴装封装的热性能(即 RθJC/P),已经利用 ANSYS 有限元分析 (FEA) 软件建立了仿真模型。图 4-1 所示为 QFN 8x8、QFN 12x12、TOLL 和D2PAK 这四种封装的模型图示。前两种 QFN 封装用于 TI 的 600V GaN 功率级产品,而后两种封装由竞争对手分别用于其商业发布的 600V GaN 和 650V SiC 分立式器件。每个表面贴装器件均放在一块 4 层 PCB 的中央,PCB 的表面积为 40mm x 40mm,厚度为 1.58mm。

GUID-20201007-CA0I-JZRX-BWBM-8FSK9WTNTHVN-low.png 图 4-1 为不同封装建立的仿真模型:(a) QFN 8x8,(b) QFN 12x12,(c) TOLL 和 (d) D2PAK

图 4-2 所示为所生成模型的示例横截面图并详细说明了多层 PCB 结构。对于所有已建立的模型,包括散热过孔样式设计(图 4-3)在内的大多数构建元素是相同的,但有两项除外:PCB 顶部铜层设计和散热过孔总数,它们已调整为适合每种封装的散热焊盘面积,以便公平比较不同封装之间的热性能。请注意,用于散热的顶部铜焊盘和相应的散热过孔样式/数量可针对特定应用进行进一步的优化。表 4-1 总结了主要建模组件的关键尺寸和热信息。

GUID-20201007-CA0I-6RT1-CZCH-WPG6LHRSW1MJ-low.png 图 4-2 仿真模型的横截面视图 (QFN 8x8)
GUID-20201007-CA0I-50LV-9JTZ-NSWC9HW832VN-low.png 图 4-3 PCB 上的散热过孔样式
表 4-1 仿真模型组件的特性
组件 厚度 (mm) 材料 热导率 (W/mK)
焊料 0.05 无铅焊料 50
PCB 0.12(半固化片)/1.06(内核) FR4 0.3
0.07(4 层) 385
散热过孔 0.025 镀铜 385
0.2(直径) 环氧过孔填料 1
TIM 1 导热垫 8
冷板 2.5 铝合金 160