アプリケーションの熱要件を満たすために、設計者はさまざまなタイプの半導体パッケージの熱特性を比較する必要があります。この記事では、Nexperia は、設計者がより適切なパッケージを選択できるように、ワイヤ ボンド パッケージとチップ ボンド パッケージの熱経路について説明します。
ワイヤーボンディングされたデバイスで熱伝導がどのように達成されるか
図 1 に示すように、ワイヤボンディングされたデバイスの一次ヒートシンクは、接合基準点からプリント回路基板 (PCB) 上のはんだ接合部までです。一次近似の単純なアルゴリズムに従って、二次電力の影響は次のようになります。消費チャネル (図に示す) は、熱抵抗の計算では無視できます。
ワイヤーボンディングデバイスの熱チャネル
SMD デバイスのデュアル熱伝導チャネル
熱放散に関する SMD パッケージとワイヤボンディングパッケージの違いは、デバイスの接合部からの熱が 2 つの異なるチャネルに沿って放散できることです。つまり、リードフレーム (ワイヤボンディングパッケージの場合と同様) と、クリップフレームを通して。
チップボンディングパッケージ内の熱伝達
はんだ接合部への接合部の熱抵抗 Rth (j-sp) の定義は、2 つの基準はんだ接合部の存在によりさらに複雑になります。これらの基準点の温度は異なる場合があり、その結果、熱抵抗が並列ネットワークになります。
Nexperia は、同じ方法を使用して、チップボンディングされたデバイスとワイヤはんだ付けされたデバイスの両方の Rth(j-sp) 値を抽出します。この値は、チップからリードフレーム、はんだ接合部までの主な熱経路を特徴づけ、チップボンディングされたデバイスの値を、同様の PCB レイアウトにおけるワイヤはんだ付けされたデバイスの値と同様にします。ただし、Rth(j-sp) 値を抽出する際には 2 番目のチャネルが完全には利用されないため、デバイス全体の熱ポテンシャルは通常より高くなります。
実際、2 番目の重要なヒートシンク チャネルは、設計者に PCB 設計を改善する機会を与えます。たとえば、ワイヤはんだ付けされたデバイスの場合、熱は 1 つのチャネルを通じてのみ放散されます (ダイオードの熱の大部分はカソード ピンを通じて放散されます)。クリップ結合されたデバイスの場合、熱は両方の端子で放散されます。
半導体デバイスの熱性能のシミュレーション
シミュレーション実験により、PCB 上のすべてのデバイス端子に熱経路がある場合、熱性能が大幅に向上することが示されました。たとえば、CFP5 パッケージの PMEG6030ELP ダイオード (図 3) では、熱の 35% が銅クランプを介してアノード ピンに伝達され、65% がリードフレームを介してカソード ピンに伝達されます。
CFP5パッケージダイオード
「シミュレーション実験により、ヒートシンクを 2 つの部分に分割すると (図 4 に示すように)、熱放散がより促進されることが確認されました。
1 cm² のヒートシンクを 2 つの 0.5 cm² ヒートシンクに分割し、2 つの端子のそれぞれの下に配置すると、同じ温度でダイオードによって消費できる電力量は 6% 増加します。
3 cm² のヒートシンクを 2 つ使用すると、標準的なヒートシンク設計やカソードのみに取り付けられた 6 cm² のヒートシンクと比較して、消費電力が約 20% 増加します。」
さまざまな領域および基板位置にヒートシンクを配置した場合の熱シミュレーション結果
Nexperia は、設計者がアプリケーションに適したパッケージを選択できるように支援します
一部の半導体デバイス メーカーは、どのパッケージ タイプが自社のアプリケーションに対してより優れた熱性能を提供するかを決定するために必要な情報を設計者に提供していません。この記事では、Nexperia は、設計者がアプリケーションについてより適切な決定を下せるよう、ワイヤボンディングおよびチップボンディングされたデバイスの熱経路について説明します。
NeoDen に関する概要
① 2010 年設立、従業員 200 人以上、敷地面積 8000 平方メートル以上工場
② NeoDen 製品：Smart シリーズ PNP 機、NeoDen K1830、NeoDen4、NeoDen3V、NeoDen7、NeoDen6、TM220A、TM240A、TM245P、リフロー炉 IN6、IN12、ソルダーペースト印刷機 FP2636、PM3040
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投稿日時: 2023 年 9 月 13 日