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如何提高芯片級封裝集成電路的熱性能?

45 2018-01-31
高芯片級封裝集成電路 金瑞欣

降低CSP器件工作溫度的最終和最有效的方法來是使在PCB元件側(cè)與IC接觸的銅的用量最大化。PCB的元件側(cè)由于接近周圍環(huán)境,是電路板上能夠最有效地將熱量從PCB散開的一層。任何內(nèi)層的熱量必須經(jīng)過PCB表面才可以得到擴(kuò)散。因此必須升高表面的溫度以便熱流從PCB散開??梢杂昧硪环N方法來分析表面銅能夠最有效傳遞熱量的事實,即對靠近熱源的銅面積與熱路徑長度的比值進(jìn)行比較。確定最有意義熱路徑的關(guān)鍵是找出那些具有最大比值的路徑,這些路徑是累積性的,可以計算出這些路徑的數(shù)量并累加,這是計算個體潛在的熱阻以及累積傳熱能力的簡單比較值的一種方式。以一個6x6陣列的36引腳CSP器件為例,假設(shè)IC有8個GND引腳,而且每個都直接連接到GND面??紤]到較薄的通孔壁以及相對較長的到下一層的距離,在與一個連接到PCB元件側(cè)銅表面的0.254mm長布線進(jìn)行比較時,通孔的面積長度比(A/L (m2/m)較大。例如,一個0.152mm直徑的通孔形成了一個長度為0.47mm的圓柱體,每個無限薄圓筒環(huán)將是大約13.9nm(假設(shè)通孔壁厚鍍層為25μm厚),這將有29μ的熱傳遞比值(A/L)。

現(xiàn)在計算一個具有較短側(cè)端布線元件與一個散熱平面的熱傳遞比值,長度為0.254mm,含有1盎司銅,寬度為0.254mm,所得到的熱傳遞比值為35μ(A/L)。短的銅布線具有更高的熱傳遞比值,因此比通孔能夠傳遞更多的熱量。現(xiàn)在考慮8個 GND通孔,如果CSP器件21個四周引腳中的10個能夠連接到寬的銅表面,總的焊盤上通孔熱比值將是280μ相對于350μ。因此,與可用于直接連接到銅平面的可用焊盤上通孔數(shù)量相比,PCB元件側(cè)的連接有較大的熱路徑比值,并且通常具有更多可連接到可用散熱面的連接。

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