來源:ROHM
熱量通過物體和空間傳遞。傳遞是指熱量從熱源轉移到他處。
?傳導:由熱能引起的分子運動被傳播到相鄰分子。
?對流:通過空氣和水等流體進行的熱轉移
?輻射:通過電磁波釋放熱能
產生的熱量通過傳導、對流和輻射的方式經由各種路徑逸出到大氣中。由于我們的主題是“半導體元器件的熱設計”,因此在這里將以安裝在印刷電路板上的IC為例進行說明。
熱源是IC芯片。該熱量會傳導至封裝、引線框架、焊盤和印刷電路板。熱量通過對流和輻射從印刷電路板和IC封裝表面?zhèn)鬟f到大氣中。可以使用熱阻表示如下:

上圖右上方的IC截面圖中,每個部分的顏色與電路網圓圈的顏色相匹配(例如芯片為紅色)。芯片溫度TJ通過電路網中所示的熱阻達到環(huán)境溫度TA。采用表面安裝的方式安裝在印刷電路板(PCB)上時,紅色虛線包圍的路徑是主要的散熱路徑。具體而言,熱量從芯片經由鍵合材料(芯片與背面露出框架之間的粘接劑)傳導至背面框架(焊盤),然后通過印刷電路板上的焊料傳導至印刷電路板。然后,該熱量通過來自印刷基板的對流和輻射傳遞到大氣中(TA)。其他途徑還包括從芯片通過鍵合線傳遞到引線框架、再傳遞到印刷基板來實現(xiàn)對流和輻射的路徑,以及從芯片通過封裝來實現(xiàn)對流和輻射的路徑。如果知道該路徑的熱阻和IC的功率損耗,則可以通過上一篇文章給出的熱歐姆定律來計算溫度差(在這里為TA和TJ之間的差)。就如本文所講的,所謂的“熱設計”,就是努力減少各處的熱阻,即減少從芯片到大氣的散熱路徑的熱阻,最終TJ降低并且可靠性提高。?熱阻的符號為Rth和θ,單位為℃/W(K/W)。
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