Os QFNs realmente precisam dessa almofada térmica?

Muitas vezes, um chip estará disponível em vários pacotes diferentes. Às vezes, QFN que possui uma almofada térmica e TQFP que não possui almofada térmica. A justificativa para a almofada térmica é que ela ajuda a afastar o calor do IC. Se for esse o caso, por que o TQFP não precisa da almofada térmica?

A razão pela qual estou gemendo é que a almofada térmica fica no caminho do layout. Faixas e vias não podem ser colocadas sob o dispositivo (exceto em alguns casos ), tornando complicado o fanout em PCBs com espaço limitado.

A almofada térmica é apenas tradicional ou há um bom motivo de que não estou ciente?

A resposta é que depende". Além disso, gostaria de salientar que existem TQFP's com almofadas térmicas, portanto, este não é um problema QFN vs TQFP. É uma questão de Pad ou No Pad.

Profissionais:

1. É mais fácil resfriar um chip com uma almofada térmica. Algumas partes precisam disso absolutamente, enquanto outras podem ter uma faixa de temperatura ambiente estendida com uma almofada.
2. Algumas peças não precisam de refrigeração, mas usam o bloco "térmico" como uma conexão de impedância muito baixa ao GND. Isso permite menor ruído e EMI.
3. Os QFNs têm uma indutância de chumbo mais baixa e geralmente são menores que o TQFP fixado equivalente. Isso melhora a integridade do sinal e reduz o EMI.

Contras:

1. Torna a solda manual muito mais difícil. Não é tão ruim quanto um BGA, mas você certamente precisará de uma estação de solda a ar quente e possivelmente de um dispositivo de pré-aquecimento para peças maiores.
2. Torna o roteamento de PCBs mais difícil, especialmente em PCBs de 2 camadas.

Pessoalmente, eu sempre escolhia um bloco térmico em vez de nenhum bloco e sempre um QFN sobre TQFP. É claro que a maioria dos meus PCBs são placas de 6 ou 8 camadas com traços de 4 mil; portanto, roteamento e fanout geralmente não são um grande problema. O resfriamento geralmente é um problema para mim. Eu me beneficio dos QFN menores. E a melhor integridade do sinal e menor EMI é uma enorme vantagem para mim.

O outro lado do benefício é que ninguém me pede para refazer um QFN! :)

David já disse que também existem QFPs com almofadas térmicas, como este PQFP-208:

Em alguns dispositivos, ajuda a resfriar o dispositivo, embora você precise executar ações adicionais. Você precisará de muitas vias preenchidas para transferir o calor para um plano de aterramento interno. Além disso, a maioria dos fabricantes recomenda não usar um bloco central completo, pois muita solda pode levantar o CI, de modo que os pinos na borda não entrem em contato com a pasta de solda.

Em vez disso, é sugerido um estêncil padronizado, assim:

ou

Observe que isso é apenas para o estêncil, não para o bloco.

Em CIs de baixa potência que não precisam de refrigeração, às vezes acho que a almofada térmica está lá para nos incomodar. Na maioria dos casos, você precisará conectar o bloco ao terra.