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。

?引線封裝布局

1、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7

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SOICPCB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。

2、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?chē)鷰в邪澹骷撞恐醒脒€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0.38mm。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0.4mm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(4×4mm)器件。在外露板區(qū)域中，只容納了九個(gè)熱通孔。因此，該P(yáng)CB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(lèi)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(lèi)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4×4mm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瘦斎肟凇＿@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0.46mm，鉆孔直徑為0.25mm。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。