電機驅動器PCB布局指南（第2部分）

電機驅動器PCB布局指南（第2部分）

在第2部分中，我們將探討各種電機驅動器封裝類型的Z佳PCB布局實踐。

本文的第1部分提供了一些使用電機驅動器IC設計印刷電路板（PCB）的一般建議，這需要仔細的PCB布局以獲得適當的性能。第2部分討論了使用典型電機驅動器IC封裝的一些特定PCB布局建議。

引線包的布局

6. SOT-23和SOIC封裝通常用于低功率電機驅動器。

標準引線封裝，如SOIC和SOT-23封裝，通常用于低功率電機驅動器。

為了Z大化引線封裝的功耗，Monolithic Power Systems（MPS）采用“引線框架上的倒裝芯片”結構（圖7）。使用銅凸塊和焊料將管芯粘合到金屬引線上，而不使用鍵合線。這允許熱量從管芯通過引線傳導到PCB。

7.引線框結構上的倒裝芯片有助于Z大化引線封裝中的功耗。

通過將大銅區域連接到承載高電流的引線，可以優化熱性能。在電動機驅動器IC上，通常將電源，接地和輸出引腳連接到銅區域。

 “引腳架上倒裝芯片”SOIC封裝的典型PCB布局。引腳2是器件電源引腳。請注意，銅層區域位于頂層設備附近，多個熱過孔將此區域連接到PCB背面的銅線。引腳4是接地，并連接到頂層上的銅接地。器件輸出引腳3也連接到較大的銅區域。

8.顯示的是倒裝芯片SOIC PCB布局。

請注意，SMT焊盤上沒有散熱片;它們牢固地連接到銅區域。這對于良好的熱性能至關重要。

QFN和TSSOP封裝

TSSOP封裝為矩形，使用兩排引腳。用于電機驅動器IC的TSSOP封裝通常在封裝底部有一個大的裸露焊盤，用于從器件上移除熱量。

9. TSSOP封裝的下側通常有一個大的裸露焊盤，用于散熱。

QFN封裝是無引線封裝，在器件外側邊緣有焊盤，以及在器件下側居中的較大焊盤（圖10）。這個較大的墊用于從模具中提取熱量。

10.墊片繞著QFN封裝的邊緣，除了在底部中心有一個較大的襯墊，用于從模具中提取熱量。

要從這些封裝中移除熱量，必須在裸露焊盤上進行焊接良好的連接。該焊盤通常處于地電位，因此可以連接到PCB接地層。

理想情況下，熱通孔直接放置在焊盤區域。在圖11所示的示例中，使用了18個過孔的陣列，其Z終孔直徑為0.38mm。該通孔陣列具有約7.7℃/ W的計算熱阻。

11.該TSSOP PCB布局采用18個散熱通孔陣列。

通常，這些散熱孔使用0.4毫米或更小的成品孔尺寸以防止焊料芯吸。如果SMT工藝需要更小的孔，則應使用更多的孔來保持整體熱阻盡可能低。

除了放置在焊盤區域內的通孔之外，還將熱通孔放置在IC主體外部的區域中。在TSSOP封裝中，銅區域可以延伸到封裝的末端之外，這為熱量從器件穿過頂部銅層提供了另一條路徑。

使用QFN器件時，封裝的所有四個邊緣上的焊盤都會阻止在頂層使用銅來提取熱量。必須使用散熱通孔將熱量拉出到PCB的內平面或底層。

12.這個4×4毫米QFN PCB的熱性能低于圖11中的TSSOP，因為它只能在裸露焊盤中安裝9個熱過孔。

在圖12中，PCB布局顯示了一個小型QFN（4×4 mm）器件。只有9個散熱孔適合裸露焊盤區域。因此，該PCB的熱性能不如圖11所示的TSSOP封裝好。

倒裝芯片QFN封裝

倒裝芯片QFN（FCQFN）封裝與常規QFN封裝類似，但不是使用引線鍵合將芯片連接到封裝焊盤，而是將芯片上下翻轉并直接連接到器件底部的焊盤。焊盤可以放置在模具上的發熱功率器件的對面，因此它們通常被設置為長條紋而不是小焊盤。

13.倒裝芯片QFN（FCQFN）封裝直接連接到器件底部的焊盤。

這些封裝在管芯表面上使用了多排銅凸塊，然后將其連接到引線框架上。

14. FCQFN封裝在管芯表面上使用多排銅凸塊，隨后將其連接到引線框架。

小通孔可以放置在焊盤區域內，類似于常規QFN封裝所做的。在具有電源和接地層的多層板上，過孔可以直接將這些焊盤連接到平面。在其他情況下，銅必須直接連接到焊盤，以將熱量從IC吸收到更大的銅區域。

MP6540功率級IC的PCB布局。該器件具有用于電源，接地和三個輸出的長焊盤。請注意，封裝僅為4×4 mm。

15.這是MP6540功率級IC的FCQFN PCB布局。

設備左側的銅區域是電源輸入。這個大的銅區域直接連接到設備的兩個電源焊盤。

三個輸出焊盤連接到器件右側的銅區域。注意在退出焊盤后，銅區域如何盡可能地擴展。這提供了從墊到周圍空氣的良好熱傳遞。

另請注意設備右側兩個焊盤內的小通孔行。這些焊盤連接到地，固態接地平面放置在PCB的背面。這些通孔的直徑為0.46 mm，成品鉆孔為0.25 mm。過孔小到足以適合墊區域。

使用電機驅動器IC實現成功的設計需要仔細的PCB布局。本文介紹了一些實用的建議，以幫助PCB設計人員實現良好的電氣和熱性能。