深圳电子展
2024年11月6-8日
深圳国际会展中心(宝安新馆)

表面贴装展|高效散热的MOSFET顶部散热封装

电源应用中的 MOSFET 大多是表面贴装器件 (SMD),包括 SO8FL、u8FL 和 LFPAK 等封装。通常选择这些 SMD 的原因是它们具有良好的功率能力,同时尺寸较小,从而有助于实现更紧凑的解决方案。尽管这些器件具有良好的功率能力,但有时散热效果并不理想。今天就由表面贴装展小编为你解读更多行业新趋势。

 

由于器件的引线框架(包括裸露漏焊盘)直接焊接到覆铜区,这导致热量主要通过PCB进行传播。而器件的其余部分均封闭在塑封料中,仅能通过空气对流来散热。因此,热传递效率在很大程度上取决于电路板的特性:覆铜的面积大小、层数、厚度和布局。无论电路板是否安装到散热器上,都会导致这种情况的发生。通常器件的大功率能力无法达到优情形,是因为 PCB 一般不具有高的热导率和热质量。为解决这个问题并进一步缩小应用尺寸,业界开发了一种新的 MOSFET 封装,即让 MOSFET 的引线框架(漏)在封装的顶部暴露出来。

 

虽然传统功率 SMD 有利于实现小型化解决方案,但出于散热考虑,它们要求在电路板背面其下方的位置不能放置其他元器件。电路板的一些空间无法使用,导致终的电路板整体尺寸较大。而顶部散热器件可以绕过此问题:其散热是通过器件顶部进行的。这样,MOSFET 下方的板面位置就可以放置元器件了。

 

与传统的表面贴装 MOSFET 不同,顶部散热封装允许将散热器直接连接到器件的引线框架。由于金属具有高热导率,因此散热器材料通常是金属。例如大多数散热器是铝制的,其热导率在 100-210 W/mk 之间。与通过 PCB 散热的常规方式相比,这种通过高热导率材料散热的方式大大降低了热阻。热导率和材料尺寸是决定热阻的关键因素。热阻越低,热响应越好。

 

顶部散热封装可避免通过 PCB 进行散热,缩短了从芯片到散热装置的热量路径,从而降低了器件的热阻。热阻与散热器和热界面材料特性直接相关。低热阻可以带来许多应用优势,例如:需要的电流量一定时,由于功率能力提高,相比标准 SMD 可以使用更小的顶部散热器件。反过来,这还可能带来成本节省。对于开关模式电源应用,在保持相近的热裕量的同时可以提高开关频率。可用于原本标准 SMD 不适合的更高功率应用。芯片尺寸一定时,顶部散热器件相比等效 SMD 器件将有更高的安全裕量,在给定电流需求下运行温度更低。更强的热响应优化能力。这通过改变热界面材料和/或厚度来实现。TIM 越薄和/或热导率越好,热响应就越低。热响应也可以通过改变散热器特性来改变。顶部散热封装可减少通过 PCB 的热量传播,进而减少器件之间的热量交叠。顶部散热使得 PCB 的背面不需要连接散热器,因此 PCB 上的元器件可以布置得更紧凑。

 

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文章来源:凯文蔡说材料