本帖最后由 Killoser 于 2018-12-6 14:21 编辑

IC放大器的裸露焊盘不必始终接地？
作者：John Ardizzoni

一位绅士在工作时，总会急切地把IC中的所有裸露焊盘接地，几乎完全忘了读数据手册，全然不知其实际内在关联。直到有一天，很不幸，他吃惊地发现，一根保险丝断了，电路板成了废铁一块。

这位英勇的绅士—不亚于电气工程师，身经百战，每次都以设计得当的PCB取胜，但这次却是个例外。像多数人一样，在读了与该主题相关的Rob Reeder的文章1 和David Buchanan的2 （见后面的文章）非常见问题解释以后，他知道通过裸露焊盘或E-PAD提供实心接地连接的重要性。然而，他却未意识到，就放大器而言，E-PAD应该接哪个电位并不存在通用的规则。

多数放大器没有接地端子，因此，应该使E-PAD接地的说法并无实际意义。有人可能会争辩说，用单电源供电时是个例外，这种情况下，负供电轨成为地。但即使这样，E-PAD的建议电位值也可能与多数负供电轨的电位不同，具体取决于IC工艺技术和封装。对于试图把E-PAD用于热管理的人来说，这可能成为一个挑战。

例如，工艺可分为结点绝缘和氧化物绝缘两种。对于前者，可通过从芯片背面到任意其他端子形成的p-n结点来实现导电；对于后者，二氧化硅隔离栅则会阻止导电。由于芯片背面是用一种芯片贴装材料（绝对不是绝缘体）“粘贴”到裸露焊盘的，所以会形成电气连接；因此，对于结点隔离式工艺来说，焊盘的偏置问题变得十分重要。但是，即使背面为Si02，如果设计师认为有必要，也可部署打地线2。因此，数个IC放大器的裸露焊盘有特定的偏置要求。问题是，这不一定是器件可用的最大负电位（如负供电轨中），而可能是最大正电位。

怎样处理这个神秘焊盘呢？答案是阅读数据手册。如果所涉及器件采用的封装上带有裸露焊盘，则会提供相应的说明。例如， AD8224（一款n沟道JFET输入仪表放大器）的焊盘必须连接到芯片可用的最大正电位（即正电源）3，而 ADA4610-2p沟道JFET输入运算放大器的焊盘必须连接与负供电轨相同的电位4。相反， ADA4807-2 的焊盘可以接地，也可连接电源层5，在这种情况下，如果需考虑功耗，可以连接到接地层。

如果我们虚构的绅士使用以介质隔离工艺制成的放大器（无打地线），就不会有问题，也没人注意到这一疏忽。然而，就像堂吉诃德不听仆从劝告一样，他偏偏选择向风车冲刺（连接接地层）。

容易忽视的裸露焊盘(E-Pad)
作者：Rob Reeder

裸露焊盘(E-Pad)，这是一个容易忽视的方面，但它对于实现PCB设计的最佳性能和散热至关重要。

裸露焊盘（引脚0）指的是大多数现代高速IC下方的一个焊盘，它是一个重要的连接，芯片的所有内部接地都是通过它连接到器件下方的中心点。裸露焊盘的存在使许多转换器和放大器可以省去接地引脚。关键是将该焊盘焊接到PCB时，要形成稳定可靠的电气连接和散热连接，否则系统可能会遭到严重破坏。

通过以下三个步骤，可以实现裸露焊盘的最佳电气和散热连接。首先，在可能的情况下，应在各PCB层上复制裸露焊盘，这将为所有接地提供较厚的散热连接，从而快速散热，对于高功耗器件尤其重要。在电气方面，这将为所有接地层提供良好的等电位连接。在底层上复制裸露焊盘时，它可以用作去耦接地点和安装散热器的地方。

其次，将裸露焊盘分割成多个相同的部分。以棋盘状最佳，可以通过丝网交叉格栅或焊罩来实现。在回流焊组装过程中，无法决定焊膏如何流动以建立器件与PCB的连接，因此连接可能存在，但分布不均，更糟糕的情况是连接很小并且位于拐角处。将裸露焊盘分割为若干较小的部分可以使各个区域都有一个连接点，从而确保器件与PCB之间形成可靠、均匀的连接。

最后，应当确保各部分都有过孔连接到地。各区域通常都很大，足以放置多个过孔。组装之前，务必用焊膏或环氧树脂填充每个过孔，这一步非常重要，这样才能确保裸露焊盘焊膏不会回流到过孔空洞中，否则会降低正确连接的机率。


使用裸露焊盘和打地线改进性能并减少引脚数量
作者：David Buchanan

具有裸露芯片焊盘的引脚架构芯片级封装(LFCSP)和四方扁平封装(QFP)提供了一种将热量从元件传递到印刷电路板(PCB)、从而降低热阻的有效解决方案。 芯片焊盘的底部是裸露而不是封装的，应作为集成式散热器焊接到PCB上。 推荐的PCB设计包含一个用于裸露焊盘的焊盘。 该焊盘应包括连接到PCB上的多个接地层的通孔阵列，从而为热能提供低热阻路径。

裸露焊盘允许在封装内使用打地线，从而提供更多的灵活性和优势。 这些焊线从芯片上的接地垫直接连到芯片焊盘，而不是某一个封装引脚。 外部连接接地层的裸露焊盘还构成一个低阻抗的电气路径。 有经验的设计人员都知道，高性能IC通常在相邻引脚上有电源连接和接地连接，以形成紧密耦合的低电感环路，用于传导接地回路电流。 电源和接地电流的相反极性产生的互感可以降低阻抗。 在混合信号设计中，电源和接地连接上的瞬态电流是由数字电路开关、I/O活动、模拟信号摆幅产生的。 这些瞬态会在电源上产生噪声，或耦合至器件内的敏感节点，从而降低模拟电路的性能。 打地线常用于构建紧密耦合的电流环路，无需额外的封装引脚。 空闲出来的引脚可以用于其他信号、功能和电源连接。

这些内部打地线通常缺少资料，导致用户对ADC或DAC如何实现高性能且无需相同数量的电源和接地连接感到迷惑。 某些情况下，器件可能没有任何接地引脚，因而完全依赖外部焊盘提供所有接地连接。

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