ZHCAD52 September   2023 AM2431 , AM2432 , AM2434 , AM2631 , AM2631-Q1 , AM2632 , AM2632-Q1 , AM2634 , AM2634-Q1 , AM2732 , AM2732-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 如何使用本应用手册
    2. 1.2 术语表
  5. 2热阻概述
    1. 2.1 结温与环境温度间的关系
    2. 2.2 封装定义的热阻特性
    3. 2.3 电路板定义的热阻
  6. 3影响热性能的电路板设计选择
    1. 3.1 散热过孔
    2. 3.2 电路板尺寸
    3. 3.3 气流、散热和外壳
    4. 3.4 覆铜厚度
    5. 3.5 发热器件的相对位置
    6. 3.6 层数
    7. 3.7 热路径中断
  7. 4热设计最佳实践回顾
  8. 5AM263x EVM 热比较（借助数据）
    1. 5.1 测试设置和材料
    2. 5.2 测量记录软件
    3. 5.3 AM263x EVM 比较
    4. 5.4 测量结果
      1. 5.4.1 盖子温度读数
      2. 5.4.2 温度范围内的功率读数
      3. 5.4.3 计算得出的热阻值
      4. 5.4.4 记录的结温和环境温度
      5. 5.4.5 极端环境温度下计算得出的结温
  9. 6使用热模型
  10. 7参考

3.1 散热过孔

散热过孔阵列实现可以说是 AM263x 热设计的重中之重，因为除非 BGA 封装使用散热器，否则散热过孔是 BGA 封装的唯一散热连接。AM263x 的散热过孔采用接地回路过孔的形式，并连接到 BGA 的每个 VSS 引脚。

散热过孔的热阻 (RΘvias) 与 SoC 下方所有散热过孔的总热阻相关。每个单独的散热过孔类似于一个电阻器，其中所有电阻器的等效电阻类似于许多并联电阻器。与并联电阻器数量增加与等效电阻间的关系类似，每增加一个散热过孔，等效热阻也会变小。例如，在单个过孔的热阻为 50℃/W 的情况下，图 3-1 展示了散热过孔数量与等效热阻之间的关系（假设所有过孔具有完全相同的属性）。

GUID-CC6C8A85-50F5-465E-9911-FD012339FEE0-low.png图 3-1 散热过孔的等效热阻图

单个散热过孔的热阻由散热过孔的尺寸决定。一般来说，RΘvias 可以通过以下公式估算：

1 λ ( C u ) ( L e n g t h ) A r e a = R Θ   S i n g l e   V i a

其中，λ(Cu) 是铜的电导率，即 4W/(m·K)，而长度是指过孔的长度，因此散热过孔面积的公式为：

π * [ ( D r i l l   H o l e   R a d i u s ) 2 - ( D r i l l   H o l e   R a d i u s   -   p l a t i n g   t h i c k n e s s ) 2 ]

图 3-2 展示了散热过孔阵列的示例，其中过孔直径为 8mil 并且从 BGA 到散热过孔的布线宽度为 10mil。

GUID-20230518-SS0I-VVQ0-NP6S-RPCWJPHMH3JM-low.png图 3-2 AM263x controlCARD 散热过孔

为了获得最佳热性能，请遵循以下做法：

  • 在 BGA 的每个 VSS 引脚上使用过孔
  • 从 BGA 到过孔使用尽可能宽的迹线
  • 使用尽可能大的钻孔直径
  • 用导热材料填充散热过孔
表 3-2 AM263x EVM 散热过孔比较
测量值 TMDSCNCD263 LP-AM263
散热过孔数量 90 90
钻孔直径 8mil 8mil
镀层厚度 35um 20um 至 30um
导热材料填充过孔 树脂填充 空腔