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在一些芯片應用中，例如穩壓器，當器件正在工作時，高發熱量是不可避免的。具有裸露焊盤封裝是一種耐熱增強型標準尺寸IC封裝，其優點是除了使用笨重的散熱片外，從標準的PCB布局及焊接流程之中也可實現散熱的功能。裸露焊盤一般暴露在封裝底部。這在芯片和芯片之間提供了極低的熱阻（θJC）路徑。如下圖1所示，是其中一種裸露焊盤的設計。圖1，裸露焊盤芯片內部結構示意圖根據經驗，部份聲稱“零件過熱”的不良零件個案，最后發現并非線路的設計問題，反而是裸露焊盤焊接方面的不善導致散熱不良。以下有一些小貼士，有助于工程師在PCB布局及焊接層面上也同時能夠照顧芯片的散熱。小貼士1：留意廠商建議使用“SolderMask定義（SolderMaskDefined，SMD）”還是“非SolderMask定義（Non－SolderMaskDefined，NSMD）”焊接方法。兩種定義的焊接方法各有特點，如下圖2所示：圖2，“非SolderMask定義”與“SolderMask定義”焊接方法的比較兩種方法各有優點：“SolderMask定義”下，soldermask會覆蓋部份焊盤，以減少零件接觸后焊膏被擠壓后與旁邊焊盤短路風險；“非SolderMask定義”中開孔較大，焊膏全覆蓋PCB焊盤且應力集中程度較低。根據與工程師的分享，在使用“非SolderMask定義”時會有一定問題，由于他們擔心在沒有SolderMask下放了過多的焊膏而造成短路，反而導致焊膏不足，散熱不良。使用焊接模板能協助工程師更有效及精準在PCB焊盤上放上焊膏，市場上也提供多種封裝尺寸的焊接模板可選擇。小貼士2：設計焊盤的大小須符合數據手冊上的要求基本上，工程師要了解PCB焊盤需要符合數據手冊上要求的尺寸。但同時，如果PCB板布局容許，設計較大的PCB焊盤表面面積也能夠幫助增加芯片的散熱性能。圖3是其中一個例子，生產商建議增大銅面積，以加強裸露焊盤的散熱效益。圖3，銅面積大于裸露焊盤面積的例子小貼士3：善用散熱過孔（ThermalVias）從裸露焊盤的焊盤區域到PCB的另一側添加散熱過孔，可以有效地散熱。當中的散熱過孔應用可設計于PCB散熱焊盤內或焊盤外（即是在銅面上，不掏上焊膏）。圖4中的例子中生產商建議散熱過孔布設在焊盤外。圖4，生產商建議散熱過孔布設在焊盤外的例子溫馨提示如使用焊盤內散熱過孔，焊接的方式也要有相應的配合，以防止焊膏意外流入孔內，阻塞通氣，這樣就達不到散熱效果。工程師可考慮可剝離（peelable）或可清洗（washable）soldermask，以保護無零部份焊接區域，包括“外露銅面積”及“焊盤外散熱過孔”，在峰波焊接（wavesoldering）或組裝后PCB板涂層工藝過程中，防止過孔被堵塞或過熱。結語除了外加散熱片外，具有裸露焊盤封裝的芯片設計可給工程師多一種散熱渠道，增加產品設計的靈活性。但需使用適合的焊接技巧方法，否則就無法利用裸露焊盤發揮應有的散熱效果。以下是一些實用的經驗總結：1．留意生產商建議使用“SolderMask定義”或“非SolderMask定義”焊接方法。在使用“非SolderMask定義”時，工程師可考慮使用焊接模板已便更有效及精準地涂上焊膏；2．如PCB布局容許，PCB焊盤可比實物面積大。如PCB布局的空間有限，謹記至少要符合數據手冊上的焊盤要求；3．可應用焊盤內或焊盤外散熱過孔。使用焊盤內散熱過孔，工程師可考慮使用可剝離（peelable）或可清洗（washable）soldermask，以保護“外露銅面積”及“焊盤外散熱過孔”在波峰焊接（wavesoldering）或組裝后PCB板涂層工藝過程中，防止過孔被堵塞或過熱。更多技術內容，請參考以下文獻OptimizingPCBThermalPerformanceforCreeXLamp?LEDsRecommendedSolderingTechniques作者：KevinChow

關鍵字標籤：Electronic PCB design