Wie funktioniert die Verlustleistung für oberflächenmontierte Komponenten?

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Ich weiß, dass wir mit üblichen Durchgangslochkomponenten Kühlkörper usw. anbringen können . Aber wie funktioniert das mit oberflächenmontierten Komponenten ? Ist eine Kupferplatte um das Bauteil der richtige Weg? Wie berechnen wir die benötigte Fläche?

Insbesondere betrachte ich diesen oberflächenmontierten Schaltleistungs-MOSFET IRF7452 des SO8-Gehäuses (Datenblatt) . Ich bin sicher, dass es eine andere externe Form des Kühlkörpers als den Fall erfordert . Aber ich sehe es anscheinend nirgendwo auf dem Datenblatt? Woher wissen Sie, wie viel maximale Wärmeenergie im Fall des MOSFET selbst abgeführt werden kann? Wie gestaltet man den Kühlkörper für so etwas? Würde die Kupferebene mit der Erde verbunden sein? Welcher Teil des Chips berührt und überträgt den größten Teil der Wärme?

Mitternachtsblau
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Soic (SO8) Chips sind schön flach. Sie können eine Kühlkörperverbindung und einen Kühlkörper direkt darüber hinzufügen.
Passant
Ist das etwas, was gewöhnlich gemacht wird? Ich habe es noch nie auf Leiterplatten gesehen, mit denen ich herumgespielt habe?
MitternachtBlau
sehr gewöhnlich. Schauen Sie sich ein Motherboard an. Kühlkörper auf der CPU und Northbridge und Southbridge, manchmal auf Wifi-Chips oder Wifi + CPU-Combo-Socs. Abgesehen von CPU- und Linearreglern sind Motordrivers der einzige andere Chip-Typ, der regelmäßig Kühlkörper auf smd hat.
Passant
Ich meinte, ich habe keine Kühlkörper auf SO8-Komponenten gesehen? Sind die üblich? Ich könnte das stattdessen in Betracht ziehen. Wie ist der Vergleich mit der Kühlung der Kupferebene?
MitternachtBlau
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Kupferflugzeug ist in den meisten einfacheren Brettern billiger und einfacher. Kühlkörper werden häufig als Nachbesserung für ein schlechtes Platinendesign ohne ausreichende Kupferkühlung verwendet. Und da die beste Wärmeabgabe über die Leitungen erfolgt, nicht so effektiv. Es gibt jedoch Zeiten, in denen die Plattengröße begrenzt oder dicht gepackt ist. Wenn Kupfer allein nicht ausreicht oder die Größe eingeschränkt ist, ist eine Kombination aus beiden am besten anstelle eines Kühlkörpers.
Passant

Antworten:

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Schnelle Antwort: http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-1029.pdf

SMT-Komponenten werden normalerweise auf eine Kupferebene oder einen Kupferguss auf der Leiterplatte versenkt. Boden- und Kraftflugzeuge sind normalerweise die größten Kupfergüsse, daher ist es schön, sie mit einem Kühlkörper versehen zu können. Dies ist jedoch nicht immer möglich, und es müssen zusätzliche Kupfergüsse erzeugt werden.

In einigen Fällen eignen sich bestimmte Stifte besser zum Absenken als andere. Beispielsweise sorgen in diesem Leistungs-MOSFET Drain-Pins für eine Wärmeableitung. Soweit ich weiß, sind alle MOSFETs in SOIC so angeordnet.

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Elektrisch ist der Abfluss normalerweise nicht an Strom oder Masse angeschlossen, und für die Wärmeableitung muss ein separater Kupferguss erstellt werden.

Der Bereich des Kupfergusses legt den Wärmewiderstand zwischen der Außenseite des Bauteils und der Umgebungsluft fest. Einige Daten zum PCB-Kühlkörper finden Sie im Datenblatt LM317, S. 15-17

Hier ist mein eigenes Beispiel für einen PCB-Kühlkörper. Ein Spannungsregler 7805 in TO-252 (U4) wird auf eine 2-Schicht-Leiterplatte wärmeversenkt. Glücklicherweise ist das Wärmeleitpad des 7805 mit Masse verbunden. So kann ich die gemahlenen Kupfergüsse zum Wärmesenken verwenden.

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Das Handbuch für die Evaluierungskarte des SMPS-Controllers ist eine weitere Quelle für Layoutrichtlinien. (Nicht nur Wärmemanagement. SMPS können layoutempfindlich sein.)

Nick Alexeev
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Hmm ... Jemand hat herabgestimmt. Ich bin gespannt, was er hier für falsch oder nicht nützlich hält.
Nick Alexeev
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Im Allgemeinen wird die Wärme normalerweise über ein Wärmeleitpad am Boden der Verpackung oder über die Leitungen aus dem Leadframe abgeleitet. Der Wärmewiderstand kann von einem Teiletyp zum anderen enorm variieren, selbst bei nominell ähnlichen Bauteilen, da sich die Konstruktion und die im Leadframe verwendeten Materialien unterscheiden.

Im Fall Ihres IRF-Teils zeigt das Datenblatt die θJA als 50 ° C / W unter bestimmten Bedingungen.

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Der Hinweis, den wir auf Seite 8 des Datenblattes erwarten würden, ist jedoch nicht vorhanden, sodass wir es nicht wissen. Ein anderer ähnlicher Teil besagt (in diesem Fall wird auf Anmerkung 4 verwiesen, IRF7401).

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Okay, um herauszufinden, was Sie tatsächlich bekommen werden, wenn sich Ihre Situation von der typischen unterscheidet. Lesen Sie Informationen wie diesen IRF-Anwendungshinweis AN-994 .

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Dies basiert auf einem Standardplatinen-Design mit 2-Unzen-Kupfer wie folgt:

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Weitere Informationen finden Sie im Anwendungshinweis.

2-Unzen-Kupfer ist relativ dick, aber es kann auch vorkommen, dass sich das Teil auf einer 4-Lagen-Platte mit Wärmeleitpasten befindet, die Wärme an interne Ebenen leiten, oder sogar eine Aluminium-Kernplatte verwenden. Mit SMD-Geräten, die und das Gehäuse einen Unterschied in der Größenordnung der Wärmeableitung bewirken können, insbesondere bei kleinen Gehäusen wie SC-70.

Obwohl sich die Prinzipien nicht ändern, ist es von entscheidender Bedeutung, die genauen Parameter des Herstellers und des Verpackungstyps zu verwenden, die Sie tatsächlich verwenden, da die Abweichungen sehr groß sein können (z. B. von einem Kovar zu einem Kupfer-Leadframe).

Spehro Pefhany
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