中心議題：
- QFN與SOP散熱及尺寸體積比較
- 燈驅(qū)合一的設(shè)計(jì)
解決方案：
- 焊盤(pán)具有直接散熱通道，用于釋放封裝內(nèi)芯片的熱量
- 內(nèi)部自感係數(shù)以及封裝體內(nèi)佈線(xiàn)電阻很低
現(xiàn)今大多數(shù)的LED屏幕(LED顯示屏)廠商，于PCB設(shè)計(jì)時(shí)幾乎都會(huì)面臨到散熱的問(wèn)題，尤其是因?yàn)轵?qū)動(dòng)芯片所產(chǎn)生的熱影響LED正常發(fā)光特性；進(jìn)而影響整塊顯示屏的色彩均勻度。如何解決散熱問(wèn)題確實(shí)讓設(shè)計(jì)者頭痛。本文將進(jìn)一步說(shuō)明如何改變驅(qū)動(dòng)芯片的封裝以解決驅(qū)動(dòng)芯片散熱的問(wèn)題。
QFN封裝(QuadFlatNoLeads)-QFN是由日本電子機(jī)械工業(yè)會(huì)(JEDEC)規(guī)定的名稱(chēng)。
四側(cè)無(wú)引腳扁平封裝，表面貼裝型封裝之一，是一種底部有焊盤(pán)、尺寸小、體積小、以塑料作為密封材料的新興表面貼裝芯片封裝技術(shù)。由于QFN封裝不像傳統(tǒng)的SOIC封裝那樣具有鷗翼狀引線(xiàn)，內(nèi)部引腳與焊盤(pán)之間的導(dǎo)電路徑較短，所以自感係數(shù)以及封裝體內(nèi)佈線(xiàn)電阻很低，所以它能提供卓越的電性能，也因?yàn)闆](méi)有鷗翼狀引線(xiàn)更能減少所謂的天線(xiàn)效應(yīng)進(jìn)而降低整體的電磁干擾(EMC/EMI)。
此外，它還通過(guò)外露的引線(xiàn)框架焊盤(pán)提供了出色的散熱性能，該焊盤(pán)具有直接散熱通道，用于釋放封裝內(nèi)芯片的熱量。通常將散熱焊盤(pán)直接焊接在電路板上，并且PCB中的散熱過(guò)孔有助于將多餘的功耗擴(kuò)散到銅接地板中，從而吸收多餘的熱量；也可以藉此達(dá)到更佳的共地效果。目前QFN封裝體在一般手機(jī)及筆記本電腦已大量被采用，但在LED顯示屏中正要蓬勃發(fā)展。
QFN與SOP散熱及尺寸體積比較
一般在使用的SOP其尺寸為104mm2(8X13x1.9mm)，而QFN相對(duì)的尺寸只有16mm2(4X4X0.9mm)只有SOP的6~7分之一的尺寸；在做一些小間距的顯示屏設(shè)計(jì)上具有更大的彈性。
熱阻(ΘJa)其系數(shù)為SOP=59℃/W，QFN=39℃/W亦即在一瓦特(Watt)的功率，芯片節(jié)點(diǎn)(Junction)到表面的溫度。下列為一般業(yè)界常用的熱阻計(jì)算公式：[page]
TJ=θja*PD+Ta
TJ=θjc*PD+Tc
θJa=θjc*θca
公式中所用到的符號(hào)、單位
TJ°C：節(jié)點(diǎn)(芯片)溫度
Tc°C：實(shí)際溫度
Ta°C：環(huán)境溫度
PDW：電源電壓
θja(°C/W)：從實(shí)際到外表面的熱傳輸阻抗
θjc(°C/W)：從節(jié)點(diǎn)到實(shí)際的熱傳輸阻抗
θca(°C/W)：從實(shí)際到外表面的熱傳輸阻抗
也就是說(shuō)如果在相同的還境溫度及功耗其因?yàn)榉庋b的不同所停留在芯片上的節(jié)點(diǎn)溫度也會(huì)不同。舉例說(shuō)明：若環(huán)境溫度為85°C，芯片的功耗為0.5W則SOP及QFN分別的溫度如下：
燈驅(qū)合一的設(shè)計(jì)
由于QFN的體積小、散熱佳的兩大特點(diǎn)，以往在戶(hù)外顯示屏Pitch16mm以下的規(guī)格因?yàn)镻CB板尺寸走線(xiàn)的限制及散熱的問(wèn)題所以一般顯示屏廠都會(huì)選擇燈驅(qū)分離的設(shè)計(jì)；亦即LED燈板與驅(qū)動(dòng)芯片板分別放在兩至三塊不同的PCB板上，再透過(guò)連接器(Connector)及傳輸線(xiàn)(Cable)相互連接在一起。此種設(shè)計(jì)雖可以解決散熱問(wèn)題，但是透過(guò)連接器及線(xiàn)材當(dāng)中所產(chǎn)生的電感效應(yīng)可能會(huì)使顯示屏的色彩清析度大打折扣，況且電感效應(yīng)也會(huì)增加電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。
使用QFN設(shè)計(jì)時(shí)；因?yàn)槠潴w積較小也沒(méi)有散熱的問(wèn)題所以可以將芯片放置在LED燈的間隙中，故不需使用多于的PCB板及傳輸線(xiàn)在設(shè)計(jì)上更為簡(jiǎn)單其成本亦可降低。同理戶(hù)內(nèi)顯示屏若使用QFN設(shè)計(jì)亦可讓散熱問(wèn)題做大幅度的進(jìn)步。
完全自動(dòng)化的生產(chǎn)
傳統(tǒng)燈驅(qū)分離的設(shè)計(jì)除了比燈驅(qū)合一的設(shè)計(jì)材料成本較高外(多了PCB、連接器及線(xiàn)材成本)，可以節(jié)省組裝的人力成本，可以達(dá)到SMT/DIP完全自動(dòng)化的生產(chǎn)。
因?yàn)樵诠P記本電腦上的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于一些先進(jìn)封裝工藝領(lǐng)先同業(yè)，于兩年前(2006)開(kāi)始在顯示屏業(yè)推行QFN4X4封裝，期望藉由此一封裝產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)及成本優(yōu)勢(shì)帶給顯示屏廠商更高的競(jìng)爭(zhēng)力。
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