Apakah QFN benar-benar membutuhkan panel termal itu?

Seringkali sebuah chip akan tersedia dalam beberapa paket berbeda. Terkadang QFN yang memiliki panel termal, dan TQFP yang tidak memiliki panel termal. Pembenaran untuk panel termal adalah bahwa ia membantu menghindarkan panas dari IC. Jika ini masalahnya, mengapa TQFP tidak membutuhkan panel termal?

Alasan saya mengeluh adalah bahwa panel termal tepat di jalan tata letak. Track dan vias tidak dapat ditempatkan di bawah perangkat (kecuali dalam beberapa kasus ), membuat fanout rumit di ruang terbatas PCB.

Apakah panel termal hanya tradisional, atau ada alasan bagus yang tidak saya sadari?

pcb integrated-circuit qfn

— Roket
sumber

Jawaban:

Jawabannya adalah "itu tergantung". Juga, saya ingin menunjukkan bahwa ada TQFP dengan bantalan termal, jadi ini bukan masalah QFN vs TQFP. Ini masalah Pad atau Tidak Pad.

Pro:

Lebih mudah untuk mendinginkan chip dengan panel termal. Beberapa bagian benar-benar membutuhkan ini, sementara bagian lain dapat memiliki rentang suhu sekitar yang panjang dengan bantalan.
Beberapa bagian tidak perlu pendinginan, tetapi gunakan pad "termal" sebagai koneksi impedansi yang sangat rendah ke GND. Ini memungkinkan noise yang lebih rendah dan EMI.
QFN's memiliki induktansi timbal yang lebih rendah dan umumnya lebih kecil dari TQFP yang disematkan. Ini meningkatkan integritas sinyal dan menurunkan EMI.

Con's:

Membuat penyolderan tangan jauh lebih sulit. Tidak seburuk BGA, tetapi Anda tentu membutuhkan stasiun solder udara panas dan mungkin perangkat pemanasan awal untuk bagian yang lebih besar.
Membuat routing PCB lebih sulit, terutama pada 2 layer PCB.

Saya pribadi akan selalu memilih pad termal dari pad tanpa, dan selalu QFN atas TQFP. Tentu saja sebagian besar PCB saya adalah 6 atau 8 lapisan papan dengan jejak 4 mil, jadi routing dan fanout biasanya bukan masalah besar. Pendinginan biasanya menjadi masalah bagi saya. Saya mendapat manfaat dari QFN yang lebih kecil. Dan integritas sinyal yang lebih baik dan EMI yang lebih rendah merupakan nilai tambah besar bagi saya.

Keuntungan sisi lain adalah tidak ada yang meminta saya untuk mengerjakan ulang QFN! :)

David, mengapa QFN lebih dari TQFP? Apakah ada keuntungan khusus (selain pendinginan)?

— Saad

@ Saad Induktansi timbal yang secara fisik lebih kecil dan lebih rendah (untuk integritas sinyal yang lebih baik dan EMI yang lebih rendah).

Apakah perbedaan dalam induktansi timbal (nH ?, pH?) Sangat penting? Bagaimanapun, pin terhubung ke jejak PCB puluhan atau ratusan kali lebih lama.

— Federico Russo

@FedericoRusso Ini sangat tergantung pada aplikasi Anda. Jelas sinyal yang lambat tidak akan terlalu peduli. Sinyal kecepatan tinggi akan sangat peduli. Induktansi timbal juga memengaruhi lebih dari sekadar sinyal, tetapi juga memengaruhi daya dan ground dan karenanya memantul ke pentanahan dan masalah kebisingan on-chip lainnya. Ketika datang ke pengujian EMI, apa pun yang membantu itu sepadan!

@ Rocketmagnet Saya tidak sepenuhnya yakin, tetapi jika saya harus berspekulasi saya akan mengatakan bahwa itu karena pin pada QFN biasanya kecil dan mungkin tidak memegang chip pada PCB dengan aman.

David sudah mengatakan bahwa ada juga QFP dengan bantalan termal, seperti PQFP-208 ini:

masukkan deskripsi gambar di sini

Pada beberapa perangkat ini membantu pendinginan perangkat, meskipun Anda harus mengambil tindakan tambahan. Anda akan membutuhkan banyak vias terisi untuk mentransfer panas ke bidang tanah bagian dalam. Juga, sebagian besar produsen merekomendasikan untuk tidak menggunakan pad pusat penuh, karena terlalu banyak solder dapat mengangkat IC sehingga pin di tepi mungkin tidak melakukan kontak dengan pasta solder.

masukkan deskripsi gambar di sini

Sebagai gantinya disarankan stensil berpola, seperti ini:

masukkan deskripsi gambar di sini

atau

masukkan deskripsi gambar di sini

Perhatikan bahwa ini hanya untuk stensil, bukan pad.

Pada IC berdaya rendah yang tidak membutuhkan pendinginan, saya kadang berpikir bahwa thermal pad hanya mengganggu kami. Dalam kebanyakan kasus, Anda harus menghubungkan bantalan ke ground.

— stevenvh
sumber