Innovationen für die Thermik von Geh?usen

Die F?higkeit, einem integrierten Schaltkreis (IC)-Geh?use W?rme zu entziehen, wirkt sich direkt auf die Leistungsdichte aus. Wie bereits erw?hnt, wird dieses Problem aufgrund der Verringerung der Geh?usegr??en in Anwendungen jeglicher Art immer wichtiger. Au?erdem sind Halbleiter in typischen Stromkonverteranwendungen die Bauelemente, die sich am schnellsten erw?rmen k?nnen, insbesondere dann, wenn der Rsp schnell sinkt.

TI hat in die Entwicklung von HotRod??-Geh?usen investiert, in denen die typischen QFNs (Quad Flat No Leads-Geh?use) mit Bond-Dr?hten durch ein Flip-Chip-Geh?use ersetzt wurden. In Abbildung 9 und Abbildung 10 ist zu sehen, wie ein HotRod-QFN bei gleicher Fl?che wie ein QFN ohne die Bonddr?hte auskommt. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung der für Flip-Chip-Geh?use typischen parasit?ren Schleifeninduktivit?t, wobei einige der Vorteile der thermischen Leistung von QFN-Geh?usen erhalten bleiben. Im HotRod-QFN-Geh?use besteht eine Verbindung zwischen Stanzgitter und Die.

Eine der Herausforderungen, die bei der Verwendung von HotRod-Geh?usen auftritt, besteht darin, dass es schwieriger ist gro?e Die-Attach-Pads (DAPs) zu bauen, die in der Regel sehr hilfreich bei der Verbesserung der Geh?use-Thermik sind. Um diese Herausforderung zu meistern, hat TI seine HotRod-QFN-Geh?use vor kurzem verbessert. So k?nnen die bestehenden Vorteile von QFN-Geh?usen genutzt werden und gleichzeitig gro?e Geh?use mit DAPs gebaut werden.

Abbildung 11, Abbildung 12 und Abbildung 14 zeigen den Synchronwandler LM60440 mit 4 A, bei dem mit der neuen Technologie das W?rmeverhalten verbessert werden konnte. Sie k?nnen erkennen, dass es in der Mitte des Geh?uses genug Platz für einen gro?en DAP gibt. Dieser DAP verkraftet einen um ca. 15% h?heren Temperaturanstieg als die DAPs der vorherigen Generation. Weitere Informationen zur Entwicklung dieser Geh?uses finden Sie im Artikel unseres Analog Design Journal Entwicklung mit kleinen DC/DC-Wandlern:HotRod? QFN- vs. Enhanced HotRod? QFN-Geh?use.

Darüber hinaus bevorzugen viele Entwickler oberfl?chenmontierte Geh?use mit Small-Outline Transistor (SOT), da diese in der Regel kostengünstig sind und sich die Anschlussleitungen einfacher montieren lassen. TI hat verbesserte Prozesstechnologie und Schaltkreis-IP mit dem SOT-563-Geh?use gekoppelt, sodass die geforderte h?here Stromdichte durch eine flache, zweireihige Anordnung der Pins erm?glicht wird. Ein aktuelles Beispiel ist der synchrone Abw?rtswandler TPS566242 mit 3 bis 16 V. Das Ger?t unterstützt bis zu 6 A Dauerstrom bei 98 % Tastverh?ltnis in einem SOT-563-Geh?use (1,6 × 1,6 mm).

Auch bei Wafer-Chip-Scale-Geh?usen (WCSPs) wird der Gro?teil der W?rme direkt hinunter zur Leiterplatte geleitet. Je gr??er der Bump-Bereich in einem WCSP, desto besser ist die thermische Leistung. TI hat vor Kurzem ein PowerCSP??-Geh?use entwickelt und auf den Markt gebracht. Diese Art von Geh?usen soll durch Ersetzen der für WCSPs typischen kreisf?rmigen Bumps durch gro?e L?tst?be W?rmeverhalten und elektrische Leistung verbessern. Abbildung 15 zeigt die Umsetzung dieser Technologie im TPS62088. Abbildung 15 zeigt das Standard-WCSP-Geh?use, in Abbildung 16 ist dagegen das gleiche Ger?t mit einem PowerCSP-Geh?use abgebildet. Es ist gut zu erkennen, dass der Temperaturanstieg ohne weitere ?nderungen am System um etwa 5 % verringert wird.