什么是热阻?

        电流流过导体时,在导体两端会产生电压差,这个电压差除以流过导体的电流就是这个导体的电阻,单位是欧姆。这就是欧姆定律,大家都知道的东西。

        

        当热源的热量在物体中传递时,在物体上也会产生温度差,这个温度差除以热源的发热功率就是该物体的热阻,单位是℃/W或者K/W。

        看下图,这是一个焊接在PCB板上的芯片示意图,绿色的是PCB板,橙色的是芯片晶圆部分,灰色的是芯片的封装壳体。

        晶圆的温度记作Tj,也叫芯片的结温;芯片封装壳体的温度记作Tc,也叫芯片的壳温;与芯片接触的PCB板温度记作Tb,也叫PCB温度;另外环境温度记作Ta;

        对于整个芯片而言,那么晶圆就是发热源,晶圆到封装壳体的热阻记作 θJC,计算公式如下图中所示;其中P代表晶圆也就是芯片的功耗。一般θJC芯片数据手册会给出,芯片功耗可以从数据手册上知道或者就自己进行实际测量,Tc可以通过仪器测试得到,那么就可以计算出芯片的结温了。然后和数据手册上给出的结温对比,看芯片的结温是否超标。

         晶圆到环境空气的热阻记作 θJA,当知道 θJA,环境温度Ta和芯片的功耗,就能计算出芯片的结温。

        Tj晶圆到PCB板的热阻记作 θJB,当知道 θJB,PCB板的温度Tb和芯片的功耗就能计算出芯片的功耗。

        Tj需要注意的是θJC公式的条件是假设芯片晶圆的热量全部从芯片的封装顶部散出,并且芯片安装了散热片;

        

        θJB公式的条件是假设芯片晶圆热量全部从芯片封装周围的空气散出,其值一般比较大;

        

        θJA公式的条件是假设芯片晶圆热量全部从PCB板散出,但是实际上芯片安装在PCB上,热量既能从封装散出,也能从PCB板上散出,所以这时候引入了下图中的两个表征参数,计算公式如下图;一般芯片就下图这个值要小于θ值。

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