芯片底部有EPAD腳，為什么這個(gè)腳接到板子地會(huì)散熱效果更好

老白

問(wèn)：老師，有的芯片底部有EPAD腳，用來(lái)接到板子的銅皮，并與地相連，用來(lái)散熱。想問(wèn)的是：為什么這個(gè)腳接到板子地會(huì)散熱效果更好，而不能單獨(dú)接一片隔離的地區(qū)域呢？如何用最形象的方法去理解呢？

(1)首先大家要明白一點(diǎn)，EPAD主要是在QFN和DQFN封裝相關(guān)的IC中會(huì)進(jìn)行如此設(shè)計(jì)

(2)什么叫QFN和DQFN呢？上圖 ，如下:

(3)由上圖可知，所謂的EPAD其實(shí)指的是在諸如QFN封裝的IC其中心區(qū)域那一塊大的銅皮

(4)這塊大的銅皮有兩個(gè)主要作用:

A.接地：一般QFN封裝的IC其尺寸都可以做的非常小，為什么呢？最主要的原因其實(shí)是其架構(gòu)設(shè)計(jì)不同，最大的特征就是EPAD的設(shè)計(jì)，大家可能會(huì)沒(méi)有注意到一般有EPAD的芯片其都沒(méi)有GND的引腳為什么呢？其實(shí)就是EPAD類(lèi)似于我們PCB板設(shè)計(jì)立面的單獨(dú)的地平面，所以EPAD首先第一個(gè)功能連接了IC內(nèi)部所有的地，這樣就會(huì)使得IC其尺寸變得非常小，但與此同時(shí)也引發(fā)了另外一個(gè)問(wèn)題，就是一旦我們的EPAD其沒(méi)有可靠焊接，IC就不能正常工作，這個(gè)時(shí)候怎么辦，我們就需要對(duì)EPAD做小心的處理來(lái)確保我們可靠焊接

B.散熱.由于尺寸小，所以其熱阻會(huì)比較大，至于熱阻的計(jì)算公式我們就不推導(dǎo)了，大家可以自行度娘，大家也知道我們熱阻的定義一般是℃/W，其實(shí)是表明了其散熱效率，散熱效率其實(shí)和熱阻是成反比的關(guān)系的，由于我們IC所有的地連接到了一起所以其散熱就顯得尤為重要，所以基于散熱的目的我們也要特殊考慮EPAD其封裝到底該怎么處理

(5)所以針對(duì)于這位同學(xué)一開(kāi)始的提問(wèn)我們要明確一點(diǎn)就是:大部分情況我們EPAD其實(shí)不是接到大地而是接到其相應(yīng)的GND上面

(6)綜合上面的分析:我們針對(duì)于EPAD其封裝以及layout我們要綜合考慮如下:

A.我們一般在IC散熱的問(wèn)題上我們主要是漏銅或者多打散熱過(guò)孔，從接地的角度而言，我們也可以通過(guò)多打過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)其回流路徑更短，所以綜合第一點(diǎn)我們可以使用多大過(guò)孔的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱和SI完整性的問(wèn)題如下圖:

B.大家覺(jué)得上面的EPAD的處理其合理嗎？為什么呢。為什么很多過(guò)孔打在了靠近邊緣的地方呢，其實(shí)最主要的我們的邊緣最靠近所有的引腳，這樣我們不同的引腳其信號(hào)就可以最快速的回流，縮短了回流路徑，所以要靠近邊緣打過(guò)孔，越靠近，其回流路徑越短，所以在邊緣的地方我們打了很多過(guò)孔

C.其次在我們進(jìn)行l(wèi)ayout的時(shí)候，我們也要仔細(xì)考慮和地相關(guān)的問(wèn)題，我首先給大家拋一個(gè)圖出來(lái)，大家仔細(xì)思考其layout是否合理？

D.上圖是QFN封裝，該封裝的最大特點(diǎn)是EPAD和焊盤(pán)之間的孔隙比較小，所以其實(shí)這樣的layout是不合理的，為什么呢？因?yàn)榇罅吭贓PAD旁邊走線，在貼片的時(shí)候很容易造成其他pin腳和GND的短路

E.我們?cè)俳o大家拋一個(gè)圖出來(lái)，大家來(lái)分析該圖的layout是否合理？

F. 上圖的layout如果結(jié)合我們前面的分析其實(shí)不合理的，但是上圖其封裝是DQFN其EPAD和引腳焊盤(pán)之間的縫隙空間比較大，而且一般這樣的封裝其焊盤(pán)引腳都比較多，所以這個(gè)時(shí)候我們不得不權(quán)衡利弊，基于具體的產(chǎn)品，我們其實(shí)是可以在其內(nèi)部進(jìn)行走線的