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確保您的 IC 封裝/PC 電路板設計的散熱完整性

2011-04-08
作者:Stephen Taranovich

您只構建了一個專業設計的電路實驗板。您完成了布局以前需要做的所有仿真,并查看了廠商對于特定封裝下獲得較好散熱設計的建議方法。您甚至仔細檢查了紙面上的初步熱分析方程式,給予了它們應有的注意,旨在確保不超出 IC 結點溫度,并具有較為寬松的容限。但稍后,您開啟電源,IC 摸起來還是非常的熱。對此,您感到很不滿意(更不用說您的散熱專家以及可靠性設計人員的焦慮了)。現在,您該怎么辦?

在談到整體設計的可靠性時,通過讓 IC 結點溫度遠離絕對最大值水平,在環境溫度不斷升高的條件下保持您的電路設計的完整性是一個重要的設計考慮因素。當您逐步接近具體電路設計中央芯片的最大功耗水平(Pd 最大值)時更是如此。

您進行散熱完整性分析的第一步是深入理解 IC 封裝熱指標的基礎知識。

到目前為止,封裝熱性能最常見的度量標準是 Theta JA,即結點到環境測得(建模)的熱阻(參見圖 1)。Theta JA 值也是最需要解釋的內容(參見圖 2)。能夠極大影響 Theta JA 測量和計算的一些因素包括:

 

  • 貼裝板:是/否?
  •  

     

  • 線跡:尺寸、成分、厚度和幾何結構
  •  

     

  • 方向:水平還是垂直?
  •  

     

  • 環境:體積
  •  

     

  • 靠近程度:有其他表面靠近被測器件嗎?

    熱阻 (Theta JA) 數據現在對使用新 JEDEC 標準的有引線表面貼裝封裝有效。實際數據產生于數個封裝上,同時熱模型在其余封裝上運行。按照封裝類型以及不同氣流水平顯示的 Theta JA 值來對數據分組。

    圖 1 電氣網絡 Theta-JA 分析

    圖 2 Theta-JA 解釋

    結點到環境數據是結點到外殼 (Theta JC) 的熱阻數據(請參見圖 3)。實際 Theta JC 數據會根據使用 JEDEC 印制電路板 (PCB) 測試的封裝生成。

    圖 3 Theta-JC 解釋
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