引線封裝布局

 

標準的引線封裝（如 SOIC 和 SOT-23 封裝）通常用於低功率電機驅動器中（圖 6）。

 

圖 6: SOT 23 和 SOIC 封裝

 

為了充分提高引線封裝的功耗能力
，MPS公司采用 “倒裝芯片引線框架” 結構（圖 7）。在不使用接合線的情況下
，使用銅凸點和焊料將芯片粘接至金屬引線，從而可通過引線將熱量從芯片傳導至 PCB。

 

圖 7: 倒裝芯片引線框架

 

通過將較大的銅區域連接至承載較大電流的引線
，可優化熱性能。在電機驅動器 IC 上，通常電源、接地和輸出引腳均連接至銅區域。

 

圖 8: 倒裝芯片 SOIC PCB 布局

 

圖 8 所示為“倒裝芯片引線框架”SOIC 封裝的典型 PCB 布局。引腳 2 為器件電源引腳。請注意，銅區域置於頂層器件的附近

，同時幾個熱通孔將該區域連接至 PCB 背麵的銅層。引腳 4 為接地引腳
，並連接至表層的接地覆銅區。引腳 3（器件輸出）也被路由至較大的銅區域。

 

QFN 和 TSSOP 封裝

 

TSSOP 封裝為長方形，並使用兩排引腳。電機驅動器 IC 的 TSSOP 封裝通常在封裝底部帶有一個較大的外露板，用於排除器件中的熱量（圖9）。

 

圖 9: TSSOP 封裝

 

QFN 封裝為無引線封裝，在器件外緣周圍帶有板，器件底部中央還帶有一個更大的板（圖 10）。這個更大的板用於吸收芯片中的熱量。.

 

圖 10: QFN 封裝

 

為排除這些封裝中的熱量
，外露板必須進行良好的焊接。外露板通常為接地電位，因此可以接入 PCB 接地層。在圖 11 的 TSSOP 封裝的示例中，采用了一個 18 通孔陣列
，鑽孔直徑為 0.38 mm。該通孔陣列的計算熱阻約為 7.7°C/W。

 

圖 11: TSSOP PCB 布局

 

通常，這些熱通孔使用 0.4 mm 及更小的鑽孔直徑
，以防止出現滲錫。如果 SMT 工藝要求使用更小的孔徑
，則應增加孔數，以盡可能保持較低的整體熱阻。

 

除了位於板區域的通孔
，IC 主體外部區域也設有熱通孔。在 TSSOP 封裝中，銅區域可延伸至封裝末端之外，這為器件中的熱量穿過頂部的銅層提供了另一種途徑。

 

QFN 器件封裝邊緣四周的板避免在頂部使用銅層吸收熱量。必須使用熱通孔將熱量驅散至內層或 PCB 的底層。

 

圖 12 中的 PCB 布局所示為一個小型的 QFN (4 × 4 mm) 器件。在外露板區域中，隻容納了九個熱通孔。 (見圖 12) 因此，該 PCB 的熱性能不及圖 11 中所示的 TSSOP 封裝。

 

圖 12: QFN (4mmx4mm) 布局

 

倒裝芯片 QFN 封裝

 

倒裝芯片 QFN (FCQFN) 封裝與常規的 QFN 封(feng)裝(zhuang)類(lei)似(si)，但(dan)其(qi)芯(xin)片(pian)采(cai)取(qu)倒(dao)裝(zhuang)的(de)方(fang)式(shi)直(zhi)接(jie)連(lian)接(jie)至(zhi)器(qi)件(jian)底(di)部(bu)的(de)板(ban)上(shang)，而(er)不(bu)是(shi)使(shi)用(yong)接(jie)合(he)線(xian)連(lian)接(jie)至(zhi)封(feng)裝(zhuang)板(ban)上(shang)。這(zhe)些(xie)板(ban)可(ke)以(yi)置(zhi)於(yu)芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)發(fa)熱(re)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)反(fan)麵(mian)
，因(yin)此(ci)它(ta)們(men)通(tong)常(chang)以(yi)長(chang)條(tiao)狀(zhuang)而(er)不(bu)是(shi)小(xiao)板(ban)狀(zhuang)布(bu)置(zhi)（見圖13）。

 

圖 13: FCQFN 封裝

 

這些封裝在芯片的表麵采用了多排銅凸點粘接至引線框架（圖 14）。

 

圖 14: FCQFN 結構

 

小通孔可置於板區域內
，類似於常規 QFN 封裝。在帶有電源和接地層的多層板上，通孔可直接將這些板連接至各層。在其他情況下，銅區域必須直接連接至板

，以便將 IC 中的熱量吸入較大的銅區域中。

 

圖15: FCQFN PCB 布局

 

圖15 顯示了所示為 MPS 公司的功率級 IC MP6540 。該器件具有較長的電源和接地板，以及三個輸出口。請注意
，該封裝隻有 5mmx5mm。

 

器件左側的銅區域為功率輸入口。這個較大的銅區域直接連接至器件的兩個電源板。

 

三個輸出板連接至器件右側的銅區域。注意銅區域在退出板之後盡可能地擴展。這樣可以充分將熱量從板傳遞到環境空氣中。

 

同時
，注意器件右側兩個板中的數排小通孔。這些板均進行了接地，且 PCB 背麵放置了一個實心接地層。這些通孔的直徑為 0.46 mm，鑽孔直徑為 0.25 mm。通孔足夠小
，適合置於板區域內。

 

綜上所述
，為了使用 電機驅動器 IC實施成功的 PCB 設計，必須對 PCB 進行精心的布局。因此，本文提供了一些實用性的建議
，以期望可以幫助 PCB 設計人員實現PCB板良好的電氣和熱性能。

 

 

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