[导读]实际的应用中,DFN3*3、DFN5*6、SO8等封装类型的贴片元件,都会在PCB板器件位置的底部铺上一大片铜皮,然后器件底部框架的铜皮焊接在PCB的这一大片的铜皮上,加强散热。理论上,PCB板铜皮铺的面积越大,总热阻就越低,器件的温升就越低。由于PCB板上其他元件及PCB本身尺...
实际的应用中,DFN3*3、DFN5*6、SO8等封装类型的贴片元件,都会在PCB板器件位置的底部铺上一大片铜皮,然后器件底部框架的铜皮焊接在PCB的这一大片的铜皮上,加强散热。理论上,PCB板铜皮铺的面积越大,总热阻就越低,器件的温升就越低。
由于PCB板上其他元件及PCB本身尺寸的限制,散热铜皮铺设的面积也就受到限制,那么铜皮铺设的面积最小要求多少,比较优化?
下面分别以一块10cmX10cm、2OZ覆铜的二层PCB板来做试验,板厚1.5mm,PCB底层覆铜没有通过过孔连接到顶层,将封装为DFN5*6器件AON6152焊接在PCB板,同时AON6152的D极下面分别铺设四种不同尺寸的铜皮:30mm2、100mm2、1000mm2、10000mm2。然后给四块板的AON6152灌入相同的功率,测量AON6152的温升,计算相应的热阻RJA。将AON6152灌入功率减小一半,重复上面的实验,测量其温升,再次计算相应的热阻RJA。
将10cmX10cm的二层PCB板的覆铜改为1OZ,重复上面实验,测量的温度如下图所示。
图1:四种不同散热铜皮尺寸的PCB布局
图2:30mm2铜皮,2OZ覆铜
图3:100mm2铜皮,2OZ覆铜
图4:1000mm2铜皮,2OZ覆铜
图5:10000mm2铜皮,2OZ覆铜
图6:30mm2铜皮,1OZ覆铜
图7:100mm2铜皮,1OZ覆铜
图8:1000mm2的铜皮,1OZ覆铜
图9:10000mm2铜皮,1OZ覆铜
测量及计算的结果汇总如下表所示:
图10:DFN5*6的铜皮尺寸和热阻上面的实验及计算结果可以得到:
(1)DFN5*6的封装,散热铜皮尺寸小于100mm2时,热阻随着铜皮尺寸的增加,急剧降低;铜皮尺寸大于100mm2后,热阻随着铜皮尺寸的增加,降低比较缓慢,因此,DFN5*6的封装,PCB板上铜皮尺寸比较优化的值大约为100mm2。
(2)增加PCB板覆铜的厚度可以明显的降低热阻,但是厚覆铜会增加PCB的成本。(3)输入功率增加,热阻会稍有降低。SO8封装的标准热阻为:RJA=90C/W,RJC=12C/W;Ultra SO8封装的标准热阻为:RJA=50C/W,RJC=2.5C/W。这二种封装PCB铜皮尺寸和对应热阻关系如图11所示。图11:SO及Ultra SO8的铜皮尺寸和热阻
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