QFN封裝解決LED顯示屏散熱問題

本文將進(jìn)一步說明如何改變驅(qū)動芯片的封裝以解決驅(qū)動芯片散熱的問題。大多數(shù)的LED屏幕(LED顯示屏)廠商,于PCB設(shè)計時幾乎都會面臨到散熱的問題,尤其是因?yàn)轵?qū)動芯片所產(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。如何解決散熱問題確實(shí)讓設(shè)計者頭痛。 

 QFN封裝 (Quad Flat No Leads) - QFN是由日本電子機(jī)械工業(yè)會(JEDEC)規(guī)定的名稱。

     四側(cè)無引腳扁平封裝,表面貼裝型封裝之一,是一種底部有焊盤、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,內(nèi)部引腳與焊盤之間的導(dǎo)電路徑較短,所以自感?S數(shù)以及封裝體內(nèi)?嚴(yán)叩繾韜艿停?所以它能提供卓越的電性能,也因?yàn)闆]有鷗翼狀引線更能減少所謂的天線效應(yīng)進(jìn)而降低整體的電磁干擾(EMC/EMI)。此外,它還通過外露的引線框架焊盤提供了出色的散熱性能,該焊盤具有直接散熱通道,用于釋放封裝內(nèi)芯片的熱量。通常將散熱焊盤直接焊接在電路板上,并且PCB中的散熱過孔有助于將多鷂的功耗擴(kuò)散到銅接地板中,從而吸收多鷂的熱量；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104 mm2(8X13x1.9mm),而QFN相對的尺寸只有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)界常用的熱阻計算公式：

TJ=θja*PD+Ta

TJ=θjc*PD+Tc

θJa=θjc*θca

公式中所用到的符號、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
PD W ：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)溫度也會不同。舉例說明：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

    由于QFN的體積小、散熱佳的兩大特點(diǎn),以往在戶外顯示屏Pitch16mm以下的規(guī)格因?yàn)镻CB板尺寸走線的限制及散熱的問題所以一般顯示屏廠都會選擇燈驅(qū)分離的設(shè)計；亦即LED燈板與驅(qū)動芯片板分別放在兩至三塊不同的PCB板上,再透過連接器(Connector)及傳輸線 (Cable)相互連接在一起。此種設(shè)計雖可以解決散熱問題,但是透過連接器及線材當(dāng)中所產(chǎn)生的電感效應(yīng)可能會使顯示屏的色彩清析度大打折扣,況且電感效應(yīng)也會增加電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)會。使用QFN設(shè)計時；因?yàn)槠潴w積較小也沒有散熱的問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板及傳輸線在設(shè)計上更為簡單其成本亦可降低。同理戶內(nèi)顯示屏若使用QFN設(shè)計亦可讓散熱問題做大幅度的進(jìn)步。

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