PDF《IC 的热特性-热阻》

1 热阻值一般常用?表示,其中 Tj 为芯片 Die 表面的温度(结温),Tx 为热传导到某目标点位置的 温度,P 为输入的发热功率.电子设计中,如果电流流过电阻就会产生压差.同理,如果热量流 经热阻就会产生温差.热阻大表示热不容易传导,因此器件所产生的温度就比较高,由热阻可以 判断及预测器件的发热状况.通常情况下,芯片的结温升高,芯片的寿命会减少,故障率也增高. 在温度超过芯片给定的额定最高结温时,芯片就可能会损坏. ZHCA592 IC 的热特性-热阻

3 图1. 芯片热阻示意图 ?JA 是芯片 Die 表面到周围环境的热阻,单位是°C/W.周围环境通常被看作热 地 点.?JA 取决于 IC 封装、电路板、空气流通、辐射和系统特性,通常辐射的影响可以忽略.?JA 专指自然条件下 (没有加通风措施)的数值.由于测量是在标准规范的条件下测试,因此对于不同的基板设计以及环 境条件就会有不同的结果,因此此值可以用于比较封装散热的容易与否,用于定性的比较. ?JC 是芯片 Die 表面到封装外壳的热阻,外壳可以看作是封装外表面的一个特定点.?JC 取决于封 装材料(引线框架、模塑材料、管芯粘接材料)和特定的封装设计(管芯厚度、裸焊盘、内部散热过 孔、所用金属材料的热传导率).对带有引脚的封装来说,?JC 在外壳上的参考点位于塑料外壳延伸 出来的

1 管脚,在标准的塑料封装中,?JC 的测量位置在

1 管脚处.该值主要是用于评估散热片的 性能. 注意?JC 表示的仅仅是散热通路到封装表面的电阻,因此?JC 总是小于?JA.?JC 表示是特定的、通过 传导方式进行热传递的散热通路的热阻,而?JA 则表示的是通过传导、对流、辐射等方式进行热传 递的散热通路的热阻. ?CA 是指从芯片管壳到周围环境的热阻.?CA 包括从封装外表面到周围环境的所有散热通路的热阻. 根据上面给出的定义,我们可以知道:?JA =?JC + ?CA ?JB 是指从芯片表面到电路板的热阻,它对芯片 Die 表面到电路板的热通路进行了量化,可用于评 估PCB 的传热效能.?JB 包括来自两个方面的热阻:从芯片 Die 表面到封装底部参考点的热阻,以 及贯穿封装底部的电路板的热阻.该值可用于评估 PCB 的热传效能. 从这里,我们可以看出,热量的传递主要有三条路径,第一:芯片 Die 表面的热量通过封装材料 (Mold Compound)传导到器件表面然后通过对流散热/辐射散到周围,第二:是从芯片 Die 表面 到焊盘,然后由连接到焊盘的印刷电路板进行对流/辐射散.第三:芯片表面热量通过 Lead Frame 传递到 PCB 上散热.显然?JA 的值与外部环境密切相关. Ψ 和θ之定义类似,但不同之处是 Ψ 是指在大部分的热量传递的状况下,而θ是指全部的热量传 递.在实际的电子系统散热时,热会由封装的上下甚至周围传出,而不一定会由单一方向传递, 因此 Ψ 之定义比较符合实际系统的量测状况. ?JB 是芯片 Die 表面到电路板的热特性参数,单位是°C/W,热特性参数与热阻是不同的.相对于热 阻?JB 测量时的直接单通路不同,?JB 测量的元件功率通量是基于多条热通路的.由于这些?JB 的热 通路中包括封装顶部的热对流,因此更加便于用户的应用. ZHCA592

4 IC 的热特性-热阻 热阻的测量是以 JESD51 标准给出的,JEDEC 中定义的结构配置不是实际应用中的典型系统 反映,而是为了保持一致性和标准性,采用标准化的热分析和热测量方法.这有助于对比 不同封装变化的热性能指标.其标准环境是指将器件安装在较大的印刷电路板上,并置于