Moderne Gehäusebauformen reduzieren die Zahl der Anschlüsse

| Redakteur: Kristin Rinortner

(Bild: sobakasu - Fotolia)

Frage: Wie kann ein hochleistungsfähiger A/D-Wandler viele Versorgungs-, aber nur wenige Masseverbindungen haben?

Antwort: Lead Frame Chip Scale Packages (LFCSP) und Quad Flat Packages (QFP) mit Exposed Die-Paddles sind eine effiziente Lösung, um die Verlustwärme eines Bauteils auf die Leiterplatte zu transportieren bzw. die thermische Impedanz zu reduzieren.

Die Unterseite des Die-Paddles ist exponiert und nicht verkapselt. Sie sollte als „integrierter Kühlkörper“ auf die Leiterplatte gelötet werden. Das empfohlene Leiterplattenlayout beinhaltet eine Lötfläche für das Exposed Paddle. Die Lötfläche sollte ein Feld mit Vias beinhalten, die mit mehreren Masseflächen auf der Leiterplatte verbunden sind. So entsteht für die Wärmeenergie ein Pfad mit niedriger Impedanz.

Das Exposed Paddle bietet zusätzliche Flexibilität und Vorteile, indem es den Einsatz von Downbonds innerhalb des Gehäuses ermöglicht. Diese Bonddrähte verlaufen von einem Masse-Pad auf dem Die direkt zum Die-Paddle statt zu einem der Gehäuse-Pins. Exponierte Paddles, die extern mit Masse verbunden sind, bilden ebenfalls einen elektrischen Pfad mit niedriger Impedanz.

Erfahrene Entwickler wissen, dass sich bei leistungsfähigen ICs normalerweise die Versorgungs- und Masseverbindungen auf benachbarten Pins befinden, um für den Masserückstrom eine fest gekoppelte Schleife mit niedriger Induktivität zu bilden. Die gemeinsame Induktivität, erzeugt durch die entgegengesetzte Polarität der Versorgungs- und Masseströme, verringert die Impedanz.

In Mixed-Signal-Schaltungen erzeugen digitale Schaltvorgänge, I/O-Aktivitäten und analoge Signalschwankungen Stromtransienten auf Versorgungs- und Masseverbindungen. Diese Transienten können Rauschen auf der Versorgungsspannung erzeugen oder in empfindliche Schaltungsknoten im Baustein einkoppeln und so die Leistungsfähigkeit der Analogschaltkreise herabsetzen. Downbonds werden häufig verwendet, um ohne zusätzliche Gehäuse-Pins eng gekoppelte Stromschleifen zu erzeugen. Dies spart Pins am IC-Gehäuse ein, die dann für zusätzliche Signale, besondere Leistungsmerkmale und Stromversorgungsleitungen verwendet werden können.

LLP-Gehäuse mit Downbonds
LLP-Gehäuse mit Downbonds (Bild: JTL Engineering B.V.)

Die internen Downbonds sind normalerweise für Anwender nicht dokumentiert. Dies führt zu einiger Verwirrung im Hinblick darauf, wie ein A/D-Wandler oder D/A-Wandler ohne die gleiche Zahl von Versorgungs- und Masseverbindungen eine hohe Güte erreichen kann. In manchen Fällen haben Bauteile keine mit Masse verbundenen Pins und setzen somit für alle Masseverbindungen voll auf das externe Paddle.

Autor: Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices

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