半导体元器件的热设计:传热和散热路径
2021-03-04 18:17:12
热量通过物体和空间传递。转移是指热量从一个热源转移到另一个地方。
热传递的三种形式
热传递主要有三种形式:传导、对流和辐射。
传导:热能引起的分子运动传递给邻近的分子。对流:通过空气和水等流体的热传递。辐射:热能通过电磁波释放
散热路径
产生的热量通过传导、对流和辐射等各种途径逸出到大气中。由于我们的主题是“半导体元件的热设计”,这里我们将以安装在印刷电路板上的集成电路为例。
散热路径
产生的热量通过传导、对流和辐射等各种途径逸出到大气中。由于我们的主题是“半导体元件的热设计”,这里我们将以安装在印刷电路板上的集成电路为例。
热源是IC芯片。热量传导到封装、引线框架、焊盘和印刷电路板。热量通过对流和辐射从印刷电路板和集成电路封装表面传递到大气中。可用热阻可以表示如下:表面贴装在印刷电路板(PCB)上时,红色虚线包围的路径是主要散热路径。具体而言,热量通过接合材料(芯片和后暴露框架之间的粘合剂)从芯片传导到后框架(焊盘),然后通过印刷电路板上的焊料传导到印刷电路板。然后,热量通过印刷基底的对流和辐射传递到大气中。
其他方法包括通过键合线从芯片转移到引线框架,然后转移到印刷基板以实现对流和辐射路径,以及从芯片转移到封装以实现对流和辐射路径。
如果已知路径的热阻和IC的功率损耗,就可以用上一篇文章给出的热欧姆定律计算出温度差(这里是TA和TJ之差)。
如本文所述,所谓“热设计”就是试图处处降低热阻,即降低芯片到大气的散热路径的热阻,最终降低TJ,提高可靠性。
要点:
热阻是表示传热困难的数值。
热阻的符号为Rth和,单位为/W(K/W)。
热阻可以用与电阻大致相同的方式来考虑。