3 熱增強(qiáng)型封裝

為了通過封裝頂部進(jìn)行冷卻，通常使用散熱器將熱量從 IC 封裝傳遞到周圍環(huán)境。電路板設(shè)計(jì)，尤其是包含資源密集型計(jì)算芯片組的電路板設(shè)計(jì)，通常選擇在整個電路板上安裝散熱器，以最大限度地擴(kuò)大電路板接觸流體介質(zhì)的表面積。流體介質(zhì)可以是環(huán)境靜態(tài)空氣、環(huán)境氣流，也可以是液體介質(zhì)（例如水、制冷劑或油）。圖 3-1 直觀展示了元件放置情況的圖表。

在器件頂部涂抹熱膏，以均勻地覆蓋傳導(dǎo)表面。然后，連接散熱器，以最大限度地增加用于散熱的表面積。由于大多數(shù)電源管理 IC 都是使用模塑化合物超模壓封裝而成的，因此需要對封裝技術(shù)進(jìn)行微調(diào)，以優(yōu)化散熱器的熱傳遞功能。

熱增強(qiáng)型封裝 (TEP) 技術(shù)使內(nèi)部裸晶在封裝的頂部露出來，以便直接接觸熱膏和散熱器，從而通過封裝的頂部實(shí)現(xiàn)更好的熱傳導(dǎo)。TEP 指采用選擇性“薄膜輔助”模具工藝的封裝技術(shù)，在成型過程中使用一層薄膜來防止模塑材料流到裸晶上。工藝流程幾乎與標(biāo)準(zhǔn)超模壓工藝相同，只是不需要利用頂部模塑化合物即可讓裸晶露出來。圖 3-2 展示了從 TPS543B25TEVM 的頂部拍攝的 TEP 降壓轉(zhuǎn)換器 TPS543B25T 照片。

去除頂部模塑化合物后，TPS543B25T 的 θ_Jc(top) 為 0.2°C/W，比同一器件 TPS543B25 的超模壓版本降低了 0.6°C/W。在應(yīng)用散熱器的情況下，這會導(dǎo)致總熱阻降低，如 表 3-1 所示。

與不帶散熱器、采用標(biāo)準(zhǔn)封裝的器件相比，帶散熱器、采用 TEP 的器件可以將熱阻降低約 2.1°C/W。如果應(yīng)用了氣流，則熱阻會進(jìn)一步降低 3.2°C/W。

當(dāng)器件處于負(fù)載狀態(tài)時，較低的熱阻可使溫升顯著降低，尤其是在電流較高的情況下。圖 3-3 顯示的是在 80°C 環(huán)境溫度 (T_A) 下，TPS543B25T 和 TPS543B25 在負(fù)載范圍內(nèi)的結(jié)溫 (T_J)。兩者都是在 TPS543B25EVM 上進(jìn)行的測試。通過將測得的 PG 二極管功率損耗乘以熱阻，可以估算出溫升。T_J 的計(jì)算方法是將溫升與 80°C T_A 相加。請注意，TPS543B25 和 TPS543B25T 的額定最大結(jié)溫為 150°C。

在滿載狀態(tài)下，應(yīng)用了散熱器的 TPS543B25T 的 T_J 比 TPS543B25 低 13.7°C，并且在有氣流的情況下可以再額外降低 20.8°C。