【经验】EPC eGaN FET和eGaN IC PCB封装设计指南

时间： 2020-09-23 来源：EPC

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EPC晶圆级芯片规模的封装，如图1所示的LGA和BGA封装，已经在功率转换方面将性能提升了一个新水平。这些部件中许多都使用低至400μm的细间距，这就意味着一个良好的PCB封装设计对于GaN器件的一致性和可靠性是很重要的。本文是根据数据手册为EPC器件设计正确封装的指导原则——以EPC2016C和EPC2045为例，分别从LGA和BGA封装来完成介绍，其中涉及的铜层紧贴在器件，阻焊开窗，适当的丝网层和锡膏之下。

需要注意的是，EPC建议使用防焊限定（SMD）焊盘而不是非防焊限定（NSMD）焊盘。SMD封装方式电感值更低，并能够改善回流焊中的对齐性；NSMD封装方式在回流焊过程中有较高的错位率，从而导致了铜皮的有效接触面积，进而降低了焊点质量和器件的载流能力。

铜焊盘和阻焊层设计

在每个EPC器件手册中都能找到定义了阻焊层的完整SMD设计，没有定义的是铜焊盘。良好的SMD焊盘设计要求在x和y方向上的物理尺寸都比较大，其中包括了制作过程中的公差，这将能解决阻焊层和铜皮之间的误差问题。EPC建议在使用其器件时采用±2mils或者±50μm的公差。对于阻焊层厚度，EPC建议采用的最大值为25um。

建议的阻焊层开窗可能只由PCB厂商根据自己的具体工艺进行调整，但是最终结果必须和手册中的建议保持一致。推荐铜添加值可以在接下来几页的图表中找到。

EPC2016C LGA例：

手册中展示了一个LGA封装的焊盘，大小为1362um*180μm
±45um的单向公差=90μm总公差
铜焊盘最小设计=1453*270μm

图2 接地焊盘对比：NSMD（不建议）和SMD（建议）

EPC2045 BGA实例：

手册中展示的BGA封装焊盘设计直径为230um
±50um的单向公差=100um总公差
铜焊盘最小尺寸=230+100=330um
同一节点的铜焊盘可以保持一致

丝印层开放设计

EPC器件的丝印层设计有以下两个目的：

1）冲模定位位置和方向；

2）冲模限位位置要求丝印层满足铜层建议公差值。

EPC建议丝印层设计应该包含：

4角的限制表示标注器件形状
用窄虚线画的框线
一个标识符对应一个引脚

建议丝印层的模板设计如图3、4所示。

图3 丝印设计对比开路（建议），封闭（不建议）

图4 合适的丝印层设计

实线矩形框包围部分的设计，可以阻挡回流焊中的焊剂流出，可以在底部为其创建一个通路。用来除去焊剂和清洗PCB的冲洗过程也许不能完全的清理EPC器件增加树突形成的可能性。

表1 LGA封装器件推荐铜层尺寸

EPC2016C LGA实例

以下是手册中建议阻焊层开窗大小。阻焊层开窗如下图所示：

阻焊层厚度建议值25um（1mil）或者更少。

EPC2016C 铜接地焊盘

如表1，一个180um宽度的阻焊层开窗，铜接地焊盘应该扩展90um从而总尺寸达到270um。类似的，一个1362um长度的阻焊层开窗，铜接地焊盘应该扩展95um从而总长度达到1457um。不同电气节点之间的最小的铜皮空间应该在130um。铜接地焊盘大小如下图所示：

表2 BGA封装推荐铜层尺寸

EPC2045 BGA尺寸

以下是手册中阻焊层开窗建议大小。

阻焊层开窗如下图所示

建议阻焊层厚度在25um（1mil）或者更少。

EPC2045铜接地焊盘

如表2所示，一个阻焊层开窗大小为230um，其铜接地焊盘应该扩展90um从而总尺寸达到320um。铜接地焊盘大小如下图所示：

结论

本文成功设计一款EPC PCB封装提供了设计步骤和其它重要信息。好的封装将为工作在5V或者更高电压下的器件提供更高的成品率和可靠性。

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lgg Lv7. 资深专家 2020-10-09

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