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散热设计中的结点至壳体热阻

作者: 美星首页发表时间:2021-03-25 15:53:21浏览量:3101

石墨片导热材料
文本标签:石墨片

 了解有关设计IC封装和散热器之间的接口的重要热量指标。

当半导体器件在高于额定值的温度下运行时,其使用寿命会大大缩短。因此,应在设备和系统级别上仔细评估热性能。

在上一篇文章中,我们检查了结到环境的热阻θJA我们看到θJA可用于比较不同供应商的封装,以及实现特定应用设计热性能的一阶近似

在本文中,我们将研究结至外壳的热阻θJC以及如何将这些数据用于评估将封装连接至散热器的设计的热性能。

 

结至外壳热阻:θJC

θ JC指定从结到壳体表面的热阻。为避免混淆,制造商可以通过提供此热数据θJC(Top)θJC(Bot)来指定要考虑的表面这两个分别是从结点到外壳顶部和底部表面的热阻。

θJC的测量设置如下所示。

 

RθJC的测量(TI表示θJC)。图片由德州仪器(TI)提供

 

测量外壳温度T C的参考点是包装上最热的点,通常是包装表面或设备盖子的中心。

散热器安装在要测量C的封装表面上,并且测试试样的其他表面被绝缘,以最大程度地减少这些表面的不受控制的热损失。散热器是带有循环恒温流体的铜制冷板,可以轻松吸收热量。包装和散热器之间有一层导热油脂,以使两者热耦合。 

 

根据T CθJC计算结温

关键是上述测量过程确保了器件产生的几乎所有热量都从结点流到感兴趣的外壳表面(θJC(Top)的顶表面θJC(Bot )测量)。

有了T CθJC,我们可以计算结温为:

 

TJ=TC+PT×θJC

等式1

 

其中PT表示芯片的总功率。 

值得一提的是,通常为带有裸露散热垫的设备提供θJC(Bot)参数,该参数指定了通过该散热垫进行的热传递。

 

θJC的应用

θJC的主要应用是估计将散热器连接到给定封装时的热性能。采用高效散热片的应用类似于上述测量设置,因此可以使用公式1。

安装在耐热增强型PCB上的裸露焊盘塑料封装是可以应用上述公式的另一个示例应用。但是,如果没有有效的散热片,芯片中产生的一部分热量只会从封装表面流出。

其余的热量(介于60%至95%之间)可以被对流并从安装了该设备的PCB上散发出去(如下图所示)。

 

图片由安森美半导体提供

 

在这些情况下,我们应该取代P Ť等式1与流封装表面P的出功率小号这是未知的给我们。如果我们使用芯片总功率而不是P S,则该方程式将明显高估结温。 

2021-03-25 3101人浏览

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