NV612X GaNFast™ 功率半导体器件的热处理
介绍
最新的纳微ganfast™ 电源集成电路nv6123/25/27，集成在6mmx8mm的qfn封装内。这个封装增加了一个大的冷却片，用于降低封装的热阻和提高散热性能。
这种封装使高密度电源的设计更加可靠，特别是对于没有气流的全封闭充电器和适配器应用中。能够充分利用这些热效益，就必须在pcb布局、热接口和散热，全部设计妥当。正确的热管理可以最大限度地提高使用gan功率电路时的效率和功率密度。
本文介绍pcb布局指南和示例，以帮助设计师设计；提供nv612x（3/5/7）的封装图，供工程师朋友设计电源layout使用。
概述
普遍的nv6113/15/17 gan功率器件(qfn 5x6mm )设计在各种高密度pd电源。对于具有更具挑战性的热环境的设计，这个更大的qfn 6x8mm gan功率器件产品能更有效地去除热量。新的6x8 mm qfn封装的集成电路引脚包括（见图1）漏极（d）、源极（s）、控制管脚和一个大的冷却片（cp）。
控制管脚栅极驱动和gan功率fet的开/关控制，并且外部功率转换电路的大部分开关电流从漏极流过gan功率fet，并流向源管脚。一小部分开关电流确实流过芯片的硅衬底，并通过衬底流出。在封装内部，集成电路直接安装在冷却片上。图2所示。
因此，gan功率管的功率损耗产生的热量必须通过冷却片（cp）、焊料和pcb排出。图3所示；
尽可能多地使用铜来连接装焊接层增加散热面积是有帮助的。
使用热通孔将热量传递到pcb的另一侧或具有大铜平面的内层，然后在那里进行扩散和冷却。
冷却片连接到芯片基板，芯片基板可以相对于源极电平浮动+/-10v。
对于使用电流检测电阻的应用（cs采样），冷却片可以连接（图4）到源极引脚（在电流检测电阻rcs的顶部），或者连接到pgnd以获得额外的pcb散热面积。
pcb指南（不带cs检测电阻）
在设计氮化镓gan功率电路的pcb版图时，为了达到可接受的器件温度，必须遵循几个准则。
必须使用热通孔将热量从顶层ic焊盘传导到底层，并使用大面积铜进行pcb散热。
以下布局步骤和说明了最佳实践布局，以实现最佳的ic热性能。
1） 将gan ic 6x8 mm qfn封装在pcb顶层。
2） 将控制所需的附加smd部件放置在顶层（cvcc、cvdd、rdd、dz）。将smd部件尽可能靠近ic引脚！
3） 布置smd部件、走线连接全部在顶层。
4） 在冷却片和侧边的顶层放置大片铜区域。
5） 在冷却片内部和侧边放置热通孔。
6） 在所有其他层（底部、mid1、mid2等）上放置较大的铜区域。
pcb指南（带cs检测电阻）
当使用放置在电源和pgnd之间的电流检测电阻rcs时，浮动冷却片允许pcb铜区延伸穿过电流检测电阻rcs并直接连接到pgnd。
当设计带有cs检测电阻的pcb时，应遵循以下步骤：
1） 将gan ic 6x8 mm pqfn封装在pcb顶层。
2） 将控制所需的附加smd部件放置在顶层（cvcc、cvdd、rdd、dz）。将smd部件尽可能靠近ic引脚！
3） 在顶层布置smd组件、控制管脚、排水管脚和源管脚的连接。
4） 在冷却片和侧边的顶层放置大型铜区域。
5） 在冷却片内部和侧边放置热通孔。
6） 在所有其他层（底部、mid1、mid2等）上放置较大的铜区域。
7）用通孔将冷却垫铜区电位连接到pgnd。
nv6125与nv6115热比较
在65w高频准谐振反激演示板上测试和比较了nv6125（6x8mm）和nv6115（5x6mm）的热性能。两个部分在相似的交流输入、直流输出和效率条件下进行了测试。通过遵循推荐的pcb布局指南，对两个gan功率ic的pcb布局进行了优化。
结果表明，在低压ac 90v输入和满负荷条件下，nv6125在其外壳温度降低9.4摄氏度。
nv6125 vs nv6115 thermal comparison (65 w hfqr, ta = 25 c)
产品选择指南
下表显示了纳微针对不同电路拓扑和功率水平的gan器件选型建议（仅限典型）。
附 ：gan nv6125 和nv6115 封装图资料。提供给工程师朋友进行电路设计参考；
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本文介绍pcb布局指南和示例，以帮助设计师设计；提供nv612x（3/5/7）的封装图，供工程师朋友设计电源layout使用。
概述
普遍的nv6113/15/17 gan功率器件(qfn 5x6mm )设计在各种高密度pd电源。对于具有更具挑战性的热环境的设计，这个更大的qfn 6x8mm gan功率器件产品能更有效地去除热量。新的6x8 mm qfn封装的集成电路引脚包括（见图1）漏极（d）、源极（s）、控制管脚和一个大的冷却片（cp）。
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因此，gan功率管的功率损耗产生的热量必须通过冷却片（cp）、焊料和pcb排出。图3所示；
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必须使用热通孔将热量从顶层ic焊盘传导到底层，并使用大面积铜进行pcb散热。
以下布局步骤和说明了最佳实践布局，以实现最佳的ic热性能。
1） 将gan ic 6x8 mm qfn封装在pcb顶层。
2） 将控制所需的附加smd部件放置在顶层（cvcc、cvdd、rdd、dz）。将smd部件尽可能靠近ic引脚！
3） 布置smd部件、走线连接全部在顶层。
4） 在冷却片和侧边的顶层放置大片铜区域。
5） 在冷却片内部和侧边放置热通孔。
6） 在所有其他层（底部、mid1、mid2等）上放置较大的铜区域。
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当使用放置在电源和pgnd之间的电流检测电阻rcs时，浮动冷却片允许pcb铜区延伸穿过电流检测电阻rcs并直接连接到pgnd。
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1） 将gan ic 6x8 mm pqfn封装在pcb顶层。
2） 将控制所需的附加smd部件放置在顶层（cvcc、cvdd、rdd、dz）。将smd部件尽可能靠近ic引脚！
3） 在顶层布置smd组件、控制管脚、排水管脚和源管脚的连接。
4） 在冷却片和侧边的顶层放置大型铜区域。
5） 在冷却片内部和侧边放置热通孔。
6） 在所有其他层（底部、mid1、mid2等）上放置较大的铜区域。
7）用通孔将冷却垫铜区电位连接到pgnd。
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