熱阻數(shù)據(jù)的TJ估算示例

本文的關(guān)鍵要點(diǎn)

?鑒于近年來電子設(shè)備中半導(dǎo)體元器件的實(shí)際安裝條件，一般認(rèn)為通過θJA進(jìn)行熱設(shè)計(jì)是比較難的。

?近年來難以統(tǒng)一TA的定義，需要單獨(dú)定義。

?在半導(dǎo)體器件安裝密度很高的設(shè)備中很難實(shí)測(cè)TA。

?近年來，根據(jù)比較容易實(shí)測(cè)的TT和ΨJT來估算TJ已成為主流方法。

上一篇文章中介紹了熱阻數(shù)據(jù)θJA和ΨJT的定義。接下來將分兩次來探討在進(jìn)行TJ估算時(shí)如何使用θJA和ΨJT。另外，還將單獨(dú)介紹使用了熱阻數(shù)據(jù)的TJ估算示例。

θJA和ΨJT

下表是上一篇中提到的θJA和ΨJT相關(guān)的重點(diǎn)內(nèi)容。θJA是從結(jié)點(diǎn)到周圍環(huán)境之間的熱阻，存在多條散熱路徑。ΨJT是從結(jié)點(diǎn)到封裝上表面中心的熱特性參數(shù)。ΨJT的計(jì)算公式中包含的TT是封裝頂面中心的溫度。

表格中建議的用途是θJA：“形狀不同的封裝之間的散熱性能比較”，ΨJT：“估算在實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品中的結(jié)溫”，下面來思考一下這樣建議的原因。

關(guān)于θJA

在熱設(shè)計(jì)中，有一個(gè)討論：“θJA可以應(yīng)用于熱設(shè)計(jì)嗎？”從結(jié)論來看，可以認(rèn)為使用θJA來進(jìn)行熱設(shè)計(jì)是存在困難的。其主要原因如下：

● TA的溫度是哪里的溫度？

最終還是需要通過估算TJ的溫度來進(jìn)行判斷。使用θJA計(jì)算TJ時(shí)，需要環(huán)境溫度TA。

TA的溫度是由JEDEC Standard定義的。以下是用來參考的JEDEC Standard：

? JESD51-2A Integrated Circuits Thermal Test Method Environmental Conditions – Natural Convection (Still Air)

TA基本上是在JEDEC指定的位置測(cè)量的，但有些制造商可能會(huì)單獨(dú)提出TA測(cè)量條件。

另外，JEDEC Standard是在不受發(fā)熱影響的空間前提下來定義TA的，但近年來設(shè)備的安裝情況越來越復(fù)雜，出現(xiàn)了是否真的存在不受發(fā)熱影響的空間的討論。

● 高密度安裝趨勢(shì)

如上一項(xiàng)所提到的，由于安裝密度越來越高，IC和其他發(fā)熱器件擁擠在電路板上。很容易想象，現(xiàn)實(shí)中由于與目標(biāo)相鄰的IC等器件的熱干擾導(dǎo)致溫度升高，因此很難判斷認(rèn)為是TA的位置的溫度是否真的是TA的溫度。

● θJA隨有效散熱范圍的變化而變化

表面貼裝型封裝的IC，其技術(shù)規(guī)格書中的θJA會(huì)提供散熱用的銅箔面積、電路板的材質(zhì)和厚度等條件。因此反過來也可以說“θJA根據(jù)實(shí)裝條件而變化”。右圖是表示θJA和IC貼裝部的表面銅箔面積之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)示例。從圖中可以明顯看出，隨著銅箔面積的增加，θJA變小了，但是θJA的變化并不是線性的，而且如果沒有提供這樣的圖，根據(jù)實(shí)際電路板的相應(yīng)面積估算θJA是相當(dāng)困難的。很遺憾的是，并不是每個(gè)制造商都會(huì)提供這樣的圖表。

基于這些情況，尤其是在近年來的實(shí)際情況下，通常認(rèn)為使用θJA進(jìn)行熱設(shè)計(jì)是很難的。近年來，逐漸成為主流的TJ估算方法是實(shí)際測(cè)量目標(biāo)產(chǎn)品封裝頂面中心的溫度TT，并根據(jù)ΨJT計(jì)算TJ。

關(guān)于ΨJT

ΨJT表示相對(duì)于器件整體的功耗P的、結(jié)點(diǎn)與封裝頂面中心之間的溫度差的熱特性參數(shù)。下圖是表示TJ和TT的示意圖。由于TT是封裝頂面中心處的溫度，因此可以在實(shí)裝設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)下使用熱電偶等進(jìn)行測(cè)量。

只要能夠獲得TT的數(shù)據(jù)，就可以通過變換前面給出的ΨJT的公式來求得TJ。

ΨJT＝(TJーTT) / P?TJ＝TT＋ΨJT×P

“ΨJT×P”是TJ和TT之間的溫差，因此將其與TT相加得到TJ。

下一篇將介紹半導(dǎo)體器件實(shí)裝設(shè)備中的各種條件與θJA和ΨJT之間的關(guān)系，以及TJ在ΨJT估算中的有效性。

原文標(biāo)題：R課堂 | 熱阻數(shù)據(jù)：估算TJ時(shí)涉及到的θJA和ΨJT

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審核編輯：湯梓紅