NV612X GaNFast 功率半导体器件的热处理 附半导体功率器件的散热设计.pdf

NV612XGaNFast™功率半导体器件的热处理

最新的纳微GaNFasl™电源集电路NV6123/25/27,集在6mmx8mm的

QFN封装内。这个封装增加了一个大的冷却片，用于降低封装的热阻和提高散

热性能。

’这种封装使高密度电源的设计更加可靠，特别是对于没有气流的全封闭充电

器和适配器应用中。能够充分利用这些热效益，就必须在PCB布局、热接口和

散热，全部设计妥当。正确的热管理可以最大限度地提高使用GaN功率电路时

的效率和功率密度。

木文介绍PCB布局指南和示例，以帮助设计师设计；提供NV612X(3万/7)

的封装图，供工程师朋友设计电源layout使用。

概述

普遍的NV6113/15/17GaN功率器件(QFN5x6mm)设计在各种高密度PD电

源。对于具有更具挑战性的热环境的设计，这个更大的QFN6x8mmGaN功率器

件产品能更有效地去除热量。新的6x8mmQFN封装的集电路引脚包括(见图

1)漏极(D)、源极(S)、控制管脚和一个大的冷却片(CP)o

SourcePins(S)CoolingPad(CP)

eControl

湾Pins

DrainPins(D)

PQFN6x8mm

(BottomView)

图1带有CP的MV6125GaN功率IC

控制管脚栅极驱动和GaN功率FET的开/关控制，并且外部功率转换电珞的

人部分开关电流从漏吸流过GaN功率FET,并流向源管脚。一小部分开关电流

确实流过芯片的硅衬底，并通过衬底流出。在封装内部，集电路直接安装在冷

却片上。图2所示。

图2NV6125工作原理电流示意图图3带CP的NV6125PCB示意图

因此，GaN功率管的功率损耗产生的热量必须通过冷却片(CP)、焊料和

PCB排出。图3所示；尽可能多地使用铜来连接装焊接层增加散热面积是有帮

助的。使用热通孔将热量传递到PCB的另一侧或具有大铜平面的内层，然后在

那里进行扩散和冷却。冷却片连接到芯片基板，芯片基板可以相对于源极电平浮

动+/-10V。对于使用电流检测电阻的应用C（S采样），冷却片可以连接（图4）

到源极引脚（在电流检测电阻RCS的顶部），或者连接到PGND以获得额外的

PCB散热面积。

图4带有冷却片的简化示意图（连接到源极和连接到PGND）

PCB指南（不带CS检测电阻）

在设计氮化线GaN功率电路的PCB版图时，为了达到可接受的器件温度，

必须遵循儿个准则。

必须使用热通孔将热量从顶层IC焊传导到底层，并使用大面积铜进行

PCB散热。

以下布局步骤和说明了最佳实践布局，以实现最佳的IC热性能。1）将GaN

IC6x8mmQFN封装在PCB顶层。2）将控制所需的附加SMD部件放置在顶

层C（VCC、CVDD、RDD、DZ）。将SMD部件尽可能靠近IC引脚！3）布置

SMD部件、走线连接全部在顶层。4）在冷却片和侧边的顶层放置大片铜区域。

5）在冷却片内部和侧边放置热通孔。6）在所有其他层底（部、midl、mid2

等）上放置较大的铜区域。

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