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半導體元器件的熱設計:傳熱和散熱路徑

2021-03-04 18:17:12
熱量通過物體和空間傳遞。轉移是指熱量從一個熱源轉移到另一個地方。
熱傳遞的三種形式
熱傳遞主要有三種形式:傳導、對流和輻射。
傳導:熱能引起的分子運動傳遞給鄰近的分子。對流:通過空氣和水等流體的熱傳遞。輻射:熱能通過電磁波釋放
散熱路徑
產生的熱量通過傳導、對流和輻射等各種途徑逸出到大氣中。由于我們的主題是“半導體元件的熱設計”,這里我們將以安裝在印刷電路板上的集成電路為例。
散熱路徑
產生的熱量通過傳導、對流和輻射等各種途徑逸出到大氣中。由于我們的主題是“半導體元件的熱設計”,這里我們將以安裝在印刷電路板上的集成電路為例。
熱源是IC芯片。熱量傳導到封裝、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集成電路封裝表面?zhèn)鬟f到大氣中??捎脽嶙杩梢员硎救缦拢罕砻尜N裝在印刷電路板(PCB)上時,紅色虛線包圍的路徑是主要散熱路徑。具體而言,熱量通過接合材料(芯片和后暴露框架之間的粘合劑)從芯片傳導到后框架(焊盤),然后通過印刷電路板上的焊料傳導到印刷電路板。然后,熱量通過印刷基底的對流和輻射傳遞到大氣中。
其他方法包括通過鍵合線從芯片轉移到引線框架,然后轉移到印刷基板以實現(xiàn)對流和輻射路徑,以及從芯片轉移到封裝以實現(xiàn)對流和輻射路徑。
如果已知路徑的熱阻和IC的功率損耗,就可以用上一篇文章給出的熱歐姆定律計算出溫度差(這里是TA和TJ之差)。
如本文所述,所謂“熱設計”就是試圖處處降低熱阻,即降低芯片到大氣的散熱路徑的熱阻,最終降低TJ,提高可靠性。
要點:
熱阻是表示傳熱困難的數(shù)值。
熱阻的符號為Rth和,單位為/W(K/W)。
熱阻可以用與電阻大致相同的方式來考慮。

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