在本文上篇文章中，就使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC 設(shè)計(jì)PCB板提供了一些一般性建議，要求對(duì) PCB 進(jìn)行精心的布局以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)性能。

在本文下篇中，將針對(duì)使用典型封裝的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC，提供一些具體的 PCB 布局建議。

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SOT-23 和 SOIC 封裝

圖 6

標(biāo)準(zhǔn)的引線封裝（如 SOIC 和 SOT-23 封裝）通常用于低功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中（圖 6）。

為了充分提高引線封裝的功耗能力，MPS公司采用“倒裝芯片引線框架”結(jié)構(gòu)（圖 7）。在不使用接合線的情況下，使用銅凸點(diǎn)和焊料將芯片粘接至金屬引線，從而可通過(guò)引線將熱量從芯片傳導(dǎo)至 PCB。

圖 72

倒裝芯片引線框架結(jié)構(gòu)有助于充分提高引線封裝的功耗能力。

通過(guò)將較大的銅區(qū)域連接至承載較大電流的引線，可優(yōu)化熱性能。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC 上，通常電源、接地和輸出引腳均連接至銅區(qū)域。

圖 8 所示為“倒裝芯片引線框架”SOIC 封裝的典型 PCB 布局。引腳 2 為器件電源引腳。請(qǐng)注意，銅區(qū)域置于頂層器件的附近，同時(shí)幾個(gè)熱通孔將該區(qū)域連接至 PCB 背面的銅層。引腳 4 為接地引腳，并連接至表層的接地覆銅區(qū)。引腳 3（器件輸出）也被路由至較大的銅區(qū)域。

圖 8：倒裝芯片 SOIC PCB 布局

Note：

請(qǐng)注意，SMT 板上沒(méi)有熱風(fēng)焊盤(pán)；它們牢牢地連接至銅區(qū)域。這對(duì)實(shí)現(xiàn)良好的熱性能至關(guān)重要。

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QFN 和 TSSOP 封裝

TSSOP 封裝為長(zhǎng)方形，并使用兩排引腳。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC 的 TSSOP 封裝通常在封裝底部帶有一個(gè)較大的外露板，用于排除器件中的熱量（圖9）。

圖 9

TSSOP 封裝通常在底部帶有一個(gè)較大的外露板，用于排除熱量。

QFN 封裝為無(wú)引線封裝，在器件外緣周圍帶有板，器件底部中央還帶有一個(gè)更大的板（圖 10）。這個(gè)更大的板用于吸收芯片中的熱量。

圖 10

為排除這些封裝中的熱量，外露板必須進(jìn)行良好的焊接。外露板通常為接地電位，因此可以接入 PCB 接地層。

在理想情況下，熱通孔直接位于板區(qū)域。在圖11的 TSSOP 封裝的示例中，采用了一個(gè) 18 通孔陣列，鉆孔直徑為 0.38 mm。該通孔陣列的計(jì)算熱阻約為 7.7°C/W。

圖 11：采用了一個(gè) 18 熱通孔陣列的 TSSOP 封裝 PCB 布局

通常，這些熱通孔使用 0.4 mm 及更小的鉆孔直徑，以防止出現(xiàn)滲錫。如果 SMT 工藝要求使用更小的孔徑，則應(yīng)增加孔數(shù)，以盡可能保持較低的整體熱阻。

除了位于板區(qū)域的通孔，IC 主體外部區(qū)域也設(shè)有熱通孔。在 TSSOP 封裝中，銅區(qū)域可延伸至封裝末端之外，這為器件中的熱量穿過(guò)頂部的銅層提供了另一種途徑。

QFN 器件封裝邊緣四周的板避免在頂部使用銅層吸收熱量。必須使用熱通孔將熱量驅(qū)散至內(nèi)層或 PCB 的底層。

圖 12：采用9個(gè)熱通孔的 QFN 封裝 PCB 布局

圖 12 中的 PCB 布局所示為一個(gè)小型的 QFN (4 × 4 mm) 器件。在外露板區(qū)域中，只容納了九個(gè)熱通孔。因此，該 PCB 的熱性能不及圖 11 中所示的 TSSOP 封裝。

3

倒裝芯片 QFN 封裝

倒裝芯片 QFN (FCQFN) 封裝與常規(guī)的 QFN 封裝類似，但其芯片采取倒裝的方式直接連接至器件底部的板上，而不是使用接合線連接至封裝板上。這些板可以置于芯片上的發(fā)熱功率器件的反面，因此它們通常以長(zhǎng)條狀而不是小板狀布置（圖13）。

圖 13

這些封裝在芯片的表面采用了多排銅凸點(diǎn)粘接至引線框架（圖14）。

圖 14: FCQFN 封裝在芯片的表面采用了多排銅凸點(diǎn)粘接至引線框架

小通孔可置于板區(qū)域內(nèi)，類似于常規(guī) QFN 封裝。在帶有電源和接地層的多層板上，通孔可直接將這些板連接至各層。在其他情況下，銅區(qū)域必須直接連接至板，以便將 IC 中的熱量吸入較大的銅區(qū)域中。

圖15所示為 MPS 公司的功率級(jí) IC---MP6540 產(chǎn)品的 PCB 布局。該器件具有較長(zhǎng)的電源和接地板，以及三個(gè)輸出口。請(qǐng)注意，該封裝只有 4 × 4 mm 大小。

圖 15: MPS公司的MP6540 產(chǎn)品---FCQFN封裝IC的 PCB 布局

器件左側(cè)的銅區(qū)域?yàn)楣β瘦斎肟?。這個(gè)較大的銅區(qū)域直接連接至器件的兩個(gè)電源板。

三個(gè)輸出板連接至器件右側(cè)的銅區(qū)域。注意銅區(qū)域在退出板之后盡可能地?cái)U(kuò)展。這樣可以充分將熱量從板傳遞到環(huán)境空氣中。

同時(shí)，注意器件右側(cè)兩個(gè)板中的數(shù)排小通孔。這些板均進(jìn)行了接地，且 PCB 背面放置了一個(gè)實(shí)心接地層。這些通孔的直徑為 0.46 mm，鉆孔直徑為 0.25 mm。通孔足夠小，適合置于板區(qū)域內(nèi)。

綜上所述，為了使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 IC 實(shí)施成功的 PCB 設(shè)計(jì)，必須對(duì) PCB 進(jìn)行精心的布局。因此，本文提供了一些實(shí)用性的建議，以期望可以幫助 PCB 設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)PCB板良好的電氣和熱性能。