Brauchen QFNs wirklich dieses Wärmeleitpad?

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Oft ist ein Chip in verschiedenen Paketen erhältlich. Manchmal QFN mit einem Wärmeleitpad und TQFP ohne Wärmeleitpad. Die Rechtfertigung für das Wärmeleitpad ist, dass es dabei hilft, Wärme vom IC wegzuleiten. Wenn dies der Fall wäre, warum benötigt der TQFP dann kein Wärmeleitpad?

Der Grund, warum ich stöhne, ist, dass das Wärmeleitpad dem Layout im Weg steht. Spuren und Durchkontaktierungen können nicht unter dem Gerät platziert werden (außer in einigen Fällen ), was das Fanout auf Leiterplatten mit beengten Platzverhältnissen schwierig macht.

Ist das Wärmeleitpad nur traditionell oder gibt es einen guten Grund, den ich nicht kenne?

pcb integrated-circuit qfn Raketenmagnet
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Antworten:

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Die Antwort ist, dass "es darauf ankommt". Außerdem möchte ich darauf hinweisen, dass es TQFPs mit Wärmeleitpads gibt, sodass dies kein Problem zwischen QFN und TQFP ist. Es ist ein Pad- oder No-Pad-Problem.

Profis:

  1. Es ist einfacher, einen Chip mit einem Wärmeleitpad zu kühlen. Einige Teile benötigen dies unbedingt, während andere Teile mit einem Pad einen erweiterten Umgebungstemperaturbereich haben können.
  2. Einige Teile benötigen keine Kühlung, verwenden jedoch das "Thermopad" als sehr niederohmige Verbindung zum GND. Dies ermöglicht ein geringeres Rauschen und EMI.
  3. QFNs haben eine niedrigere Leitungsinduktivität und sind im Allgemeinen kleiner als das äquivalente fixierte TQFP. Dies verbessert die Signalintegrität und senkt die EMI.

Con's:

  1. Macht das Handlöten viel schwieriger. Nicht so schlecht wie ein BGA, aber für die größeren Teile benötigen Sie auf jeden Fall eine Heißluft-Lötstation und möglicherweise ein Vorheizgerät.
  2. Erschwert das Routing von Leiterplatten, insbesondere auf 2-Schicht-Leiterplatten.

Ich persönlich würde immer ein Thermopad über kein Pad und immer ein QFN über TQFP wählen. Natürlich sind die meisten meiner Leiterplatten 6- oder 8-lagige Leiterplatten mit 4-mil-Spuren, daher sind Routing und Fanout normalerweise kein großes Problem. Kühlung ist normalerweise ein Problem für mich. Ich profitiere von den kleineren QFNs. Und die bessere Signalintegrität und niedrigere EMI ist ein großes Plus für mich.

Der andere Nebeneffekt ist, dass mich niemand bittet, ein QFN zu überarbeiten! :) :)


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David, warum ein QFN über TQFP? Gibt es besondere Vorteile (neben der Kühlung)?
Saad
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@Saad Physikalisch kleinere und niedrigere Leitungsinduktivität (für bessere Signalintegrität und geringere EMI).
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Ist der Unterschied in der Bleiinduktivität (nH?, PH?) So wichtig? Immerhin sind die Pins zehn- oder hundertmal länger mit einer Leiterplatte verbunden.
Federico Russo
@FedericoRusso Es hängt wirklich von Ihrer Anwendung ab. Offensichtlich ist ein langsames Signal nicht so wichtig. Hochgeschwindigkeitssignale werden sehr wichtig sein. Die Leitungsinduktivität wirkt sich auch auf mehr als nur Signale aus, sie wirkt sich auch auf Leistung und Masse aus und wirkt sich somit auf Erdprellen und andere Probleme mit dem Rauschen auf dem Chip aus. Wenn es um EMI-Tests geht, lohnt sich alles, was hilft!
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@Rocketmagnet Ich bin mir nicht ganz sicher, aber wenn ich spekulieren müsste, würde ich sagen, dass die Pins eines QFN normalerweise winzig sind und den Chip auf der Platine möglicherweise nicht sicher halten.
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David sagte bereits, dass es auch QFPs mit Wärmeleitpads gibt, wie dieses PQFP-208:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Auf einigen Geräten hilft es, das Gerät zu kühlen, obwohl Sie zusätzliche Maßnahmen ergreifen müssen. Sie benötigen viele gefüllte Durchkontaktierungen, um die Wärme auf eine innere Grundebene zu übertragen. Außerdem empfehlen die meisten Hersteller, kein volles zentrales Pad zu verwenden, da zu viel Lot den IC anheben kann, sodass die Stifte am Rand möglicherweise nicht mit der Lötpaste in Kontakt kommen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Stattdessen wird eine gemusterte Schablone wie folgt vorgeschlagen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

oder

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beachten Sie, dass dies nur für die Schablone gilt, nicht für das Pad.

Bei ICs mit geringem Stromverbrauch, die keine Kühlung benötigen, denke ich manchmal, dass das Wärmeleitpad nur dazu da ist, uns zu ärgern. In den meisten Fällen müssen Sie das Pad mit Masse verbinden.

stevenvh
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