PCB散热过孔的设计
目前,越来越多的半导体功率器件为了减小体积,降低高度,都采用一些表贴封装,如QFN8*8,TOLL,TOLF等。这些表贴器件虽然热阻较传统的TO220,TO247封装小一点(不确定),但其将如何将热量有效传导到机壳或散热器?
英飞凌的一些器件是在器件(TOLF)的上表面开窗的,则通过导热垫直接贴到散热器上即可,效果与TO系列相同。但对于TOLL这种器件,其上表面为塑封,则热阻会较大,直接上表面贴散热器的效果不好,通常的方法是通过元器件下表面(焊接面),将热量导到PCB,PCB再贴散热器或机壳来散热。(当然,对于TOLL类的器件,如果同时将其上表面也贴壳,散热效果会更好一点)
为了提高散热效率,PCB就需要进行敷铜和过孔设计。
一、表贴件散热途径
二、提高散热性能的方法
1、敷铜面积加大
2、敷铜厚度加大
3、敷铜层数增多
4、散热器件附近的走线设计
5、VIA设计
- 散热过孔的直径8mil~12mil,散热过孔之间的距离25mil~50mil。(与PCB制造商的能力相关)
- 过孔数量并不一定越多越好
- 散热过孔的填充:用铜填充肯定最好,但造价太高,工艺复杂。可以通过指定散热过孔的内壁厚度来代替。
可以用导电环氧树脂塞孔,然后两面盖上铜,是比较常用的方法。(例如深圳百柔新材的PHP9000-5F-S 导电导热塞孔铜浆)
如果不塞孔的话,需要注意在回流焊时,锡膏流入过孔,导致焊接不良,同时也影响散热的问题。
如果不塞孔,就需要注意VIA的直径不要大于0.3mm,可以通过锡膏的表面张力,尽量减少锡膏流入过孔的数量。
也可以通过过孔阻焊来放置锡膏流失。又可以分为,TOP层放阻焊,BOT层放阻焊,BOT层过孔局部开窗等方法。
TOP层放阻焊,相对好一些,因为BOT层放阻焊,锡膏还是会有流入过孔的情况,虽然,BOT层堵住了,另外,BOT层放阻焊,可能还是出现焊接过程中,过孔中的空气膨胀,造成焊接气孔的不良现象。但TOP层放阻焊,可能会影响散热效果。
BOT层过孔局部开窗的方法,能防止出现焊接气孔的现象,但焊锡膏还是会流入过孔,只不过是,BOT层过孔周边有阻焊,不会造成锡膏向周围爬锡而已。同时,这种方法会在BOT层过孔处形成一个焊锡的小凸台,可能会影响PCB贴合散热器的平整度。
参考文献:
1、
2、PCB芯片散热焊盘如何设计?- (eet-china.com)
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