难道IC放大器的裸露焊盘不必始终接地吗?

问题:

Shouldn’t the exposed paddle of an IC amplifier always be connected to ground?

RAQ:  Issue 119

答案:

在拉曼查的一个村上,村名且按下不表,搬来了一位绅士,像其他绅士一样,他有一支插在枪架上的长枪、一面古老的盾牌、一匹瘦马和一只猎狗。您一定想得到,这样一位绅士在工作时,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 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)。


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作者

John Ardizzoni

John Ardizzoni

John自2002年开始在ADI公司工作,担任高速放大器部门应用工程师。 加入ADI公司之前,他曾在IBM的RFIC应用部门和M/A-COM公司工作了20年。 John还是ADI公司“非常见问题解答”(RAQ)栏目的共同作者。 他拥有30多年的电子行业工作经验,曾撰写过许多文章和设计构想。