為了滿足應用的散熱要求，設計人員需要比較不同半導體封裝類型的熱特性。在本文中， Nexperia(安世半導體)討論了其焊線封裝和夾片粘合封裝的散熱通道，以便設計人員選擇更合適的封裝。

一、焊線器件中的熱傳導如何實現

焊線封裝器件中的主要散熱通道是從結參考點到印刷電路板(PCB)上的焊點，如圖1所示。按照一階近似的簡單算法，次要功耗通道的影響(如圖所示)在熱阻計算中可以忽略不計。

圖1：焊線器件中的散熱通道

二、夾片粘合器件中的雙熱傳導通道

夾片粘合封裝在散熱上與焊線封裝的區別在于，器件結的熱量可以沿兩條不同的通道耗散出去，即通過引線框架(與焊線封裝一樣)和夾片框架散熱。

圖2：夾片粘合封裝中的熱傳導

結到焊點Rth( j-sp )的熱阻定義因為兩個參考焊點的存在而變得更加復雜。這些參考點的溫度可能不同，導致熱阻成為一個并聯網絡。

Nexperia(安世半導體)使用相同方法來提取夾片粘合器件和焊線器件的 Rth( j-sp )值。該值表征從芯片到引線框架再到焊點的主要散熱通道，使得夾片粘合器件的值與類似PCB布局中的焊線器件值相似。然而，在提取Rth( j-sp )值時，并沒有充分利用第二條通道，因此器件的總體散熱潛力通常更高。

事實上，第二條關鍵的散熱通道讓設計人員有機會改進PCB設計。例如，對于焊線器件，只能通過一條通道來散熱(二極管的大多數熱量通過陰極引腳耗散)，而對于夾片粘合器件，兩個端子均可散熱。

三、半導體器件散熱性能的仿真實驗

仿真實驗表明，如果PCB上的所有器件端子都有散熱通道，可以顯著改善熱性能。例如，在CFP5封裝的PMEG6030ELP二極管中(圖3)，35%的熱量通過銅夾片傳遞到陽極引腳，65%的熱量通過引線框架傳遞到陰極引腳。

圖3：CFP5封裝二極管

通過仿真實驗證實，將散熱片分成兩個部分(如圖4所示)更有利于散熱。

如果將一個1cm2的散熱片分成兩個0.5cm2 的散熱片，分別放置于兩個端子的下方，在相同的溫度下，二極管可以耗散的功率會增加6%。

與標準的散熱設計或者僅連接在陰極處的6cm2 散熱片相比，兩個3cm2 散熱片可以增加約20%的功率耗散。

圖4：散熱器位于不同區域和電路板位置的散熱仿真結果。

文章來源：Nexperia(安世半導體)

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