Pour répondre aux exigences thermiques d'une application, les concepteurs doivent comparer les caractéristiques thermiques de différents types de boîtiers de semi-conducteurs.Dans cet article, Nexperia discute des chemins thermiques de ses boîtiers de liaison filaire et de ses boîtiers de liaison par puce afin que les concepteurs puissent sélectionner un boîtier plus approprié.
Comment la conduction thermique est obtenue dans les dispositifs à liaison filaire
Le dissipateur thermique principal dans un dispositif filaire s'étend du point de référence de jonction jusqu'aux joints de soudure sur la carte de circuit imprimé (PCB), comme le montre la figure 1. Suivant un algorithme simple d'approximation du premier ordre, l'effet de la puissance secondaire Le canal de consommation (représenté sur la figure) est négligeable dans le calcul de la résistance thermique.
Canaux thermiques dans les appareils filaires
Deux canaux de conduction thermique dans un dispositif CMS
La différence entre un boîtier CMS et un boîtier filaire en termes de dissipation thermique est que la chaleur provenant de la jonction du dispositif peut être dissipée le long de deux canaux différents, c'est-à-dire à travers la grille de connexion (comme dans le cas des boîtiers filaires) et à travers le cadre du clip.
Transfert de chaleur dans un boîtier lié à des puces
La définition de la résistance thermique de la jonction au joint de soudure Rth (j-sp) est encore compliquée par la présence de deux joints de soudure de référence.Ces points de référence peuvent avoir des températures différentes, ce qui fait que la résistance thermique constitue un réseau parallèle.
Nexperia utilise la même méthodologie pour extraire la valeur Rth(j-sp) pour les dispositifs à puce et à fil soudé.Cette valeur caractérise le chemin thermique principal depuis la puce jusqu'à la grille de connexion jusqu'aux joints de soudure, ce qui rend les valeurs des dispositifs liés à la puce similaires aux valeurs des dispositifs soudés par fil dans une configuration de circuit imprimé similaire.Cependant, le deuxième canal n'est pas entièrement utilisé lors de l'extraction de la valeur Rth(j-sp), de sorte que le potentiel thermique global du dispositif est généralement plus élevé.
En fait, le deuxième canal critique du dissipateur thermique donne aux concepteurs la possibilité d’améliorer la conception des PCB.Par exemple, pour un dispositif soudé par fil, la chaleur ne peut être dissipée que par un seul canal (la majeure partie de la chaleur d'une diode est dissipée par la broche cathodique) ;pour un appareil à clipser, la chaleur peut être dissipée au niveau des deux bornes.
Simulation des performances thermiques des dispositifs semi-conducteurs
Des expériences de simulation ont montré que les performances thermiques peuvent être considérablement améliorées si toutes les bornes des appareils sur le PCB disposent de chemins thermiques.Par exemple, dans la diode PMEG6030ELP en boîtier CFP5 (Figure 3), 35 % de la chaleur est transférée aux broches d'anode via les pinces en cuivre et 65 % est transférée aux broches de cathode via les grilles de connexion.
Diode en boîtier CFP5
« Des expériences de simulation ont confirmé que diviser le dissipateur thermique en deux parties (comme le montre la figure 4) est plus propice à la dissipation thermique.
Si un dissipateur thermique de 1 cm² est divisé en deux dissipateurs thermiques de 0,5 cm² placés sous chacune des deux bornes, la quantité de puissance pouvant être dissipée par la diode à la même température augmente de 6 %.
Deux dissipateurs thermiques de 3 cm² augmentent la dissipation de puissance d'environ 20 % par rapport à un dissipateur thermique standard ou à un dissipateur thermique de 6 cm² fixé uniquement à la cathode.
Résultats de simulation thermique avec des dissipateurs thermiques dans différentes zones et emplacements de cartes
Nexperia aide les concepteurs à sélectionner des packages mieux adaptés à leurs applications
Certains fabricants de dispositifs semi-conducteurs ne fournissent pas aux concepteurs les informations nécessaires pour déterminer quel type de boîtier offrira les meilleures performances thermiques pour leur application.Dans cet article, Nexperia décrit les chemins thermiques dans ses dispositifs à liaison filaire et à liaison par puce afin d'aider les concepteurs à prendre de meilleures décisions pour leurs applications.
Faits en bref sur NeoDen
① Créé en 2010, plus de 200 employés, plus de 8 000 m².usine
② Produits NeoDen : machine PNP série intelligente, NeoDen K1830, NeoDen4, NeoDen3V, NeoDen7, NeoDen6, TM220A, TM240A, TM245P, four de refusion IN6, IN12, imprimante à pâte à souder FP2636, PM3040
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Heure de publication : 13 septembre 2023