如何估计电源管理IC的连接线载流能力

　　图1具备重要温度监视点的PCB上的封装

　　商业应用将最高环境温度限制为不超过70℃，而工业应用则将该温度限定为85℃。大多数应用规定，芯片的最高节温为125℃，而有些应用则规定该温度为150℃。

　　为了估计在最坏情况下导线的载流能力，该模型假定，最高芯片节温为125℃时的环境温度为工业环境温度。自然对流边界条件适用于封装表面，这时封装引线温度为100℃。

　　小量电流流经导线时，不改变整条导线的温度曲线，导线两端仍然保持相同的原始温度。随着电流的稳步增大，最高温度不再是芯片节温，而是导线中间某处的温度。

　　在模塑化合物的玻璃化转变温度（Tg）上，材料从硬的、相对较脆的状态转变为软的、类似橡胶的状态，这时典型温度大约为150℃。如果流经导线的电流使模塑化合物的温度超过其Tg温度，那么时间和温度将使这条连接线上的环氧树脂材料的化学键劣化。这不仅导致模塑化合物的热阻增大，而且增大了材料的渗透性，使材料容易侵入潮气和其他离子污染物。因此，在计算导线的载流能力时，假定150℃的导线-模塑化合物连接线温度为上限温度。

　　以此为标准，来分析导线材料的类型、导线长度和导线直径的影响，并将分析数据与理论上的估计值进行比较。

　　图2显示了采用3种方法计算出的1mm长黄金导线的载流能力。利用FEM方法所得的电流值在开始时，与利用修改过的普里斯方程计算出的电流值相同，不过随着导线直径增大，两条电流曲线出现了偏离。

　　图2 用FEM方法和修改过的普里斯方程计算出的1mm长黄金导线的载流能力

　　图3显示了用FEM方法计算出的1mm长黄金导线及铜导线的载流能力。正如所预期的那样，与黄金导线相比，铜导线能传送更大的电流。

　　图3 用FEM方法算出的1mm长黄金及铜导线的载流能力

　　图4显示用FEM方法计算出的3种不同长度黄金导线的载流能力。正如所预期的那样，随着长度增加，导线传送电流的能力下降了。

　　图4 用FEM方法计算出的3种不同长度黄金导线的载流能力

　　表2总结了不同导线组合的电流值（单位：安培）。

　　表2 不同导线组合的电流值（单位：安培）总结

　　总之，本文针对实际应用环境，阐明了导线材料类型、导线长度和导线直径对导线载流能力的影响。本文还探讨了用常规方法估计载流能力产生的限制。