3D封装与组件布局：解决POL稳压器散热挑战

本文由凌力尔特公司（现隶属于Analog Devices）微型模块电源产品部业务部经理Afshin Odabaee撰写，针对现代DC/DC转换器设计中日益突出的散热问题进行了深入探讨。随着技术的发展，封装工程师在决定DC/DC POL稳压器的热性能方面扮演了更重要的角色，尤其是在高功率、紧凑型封装设计中。POL稳压器发热的原因在于电压转换效率不可能达到100%，这导致了封装、布局以及热阻产生的额外热量。 封装结构和热阻不仅直接影响稳压器内部温度升高，还会间接影响PCB和周边组件的温度，对系统的整体散热设计构成挑战。为了有效管理这些热量，文章提出了两种主要的解决方案： 1. 当使用表面贴装技术时，通过将热量导出到PCB的铜质层上，实现底部散热。这种方式利用了金属的良好导热性能。 2. 利用冷气流从封装顶部进行散热，通常通过封装顶部与低温、高速流动的空气分子接触来实现。这种方法涉及主动或被动的冷却技术。 除了这两种方法，文章还提到了其他被动和主动散热策略，它们共同作用于减少封装产生的热量，确保系统在安全的温度范围内运行。为了优化散热效果，设计师可能需要考虑增加PCB中的铜含量、扩大PCB面积、提升板层厚度，以及合理分布组件位置以改善热扩散。 随着技术进步和功率密度的提升，DC/DC POL稳压器的散热问题已成为设计师们必须面对的重要课题，而3D封装和组件放置策略成为解决这一问题的关键手段之一。通过合理的封装设计和散热策略，可以在保证转换器性能的同时，降低系统的温度风险。