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估算表面贴装半导体的温升-德州仪器在线技术支持社区
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估算表面贴装半导体的温升
过去估算半导体温升十分简单。您只 就是说,设计人员只需将这种热阻乘以功
需计算出组件的功耗,然后采用冷却电路 耗,便可计算出温升情况。但是,如果设
电模拟即可确定所需散热片的类型。现在 计并没有具体的结构,或者如果需要进一
出于对尺寸和成本因素的考虑,人们渴望 步降低热阻,那么就会出现许多问题。
能够去除散热片,这就使得这一问题复杂 图 2 所示为热流问题的简化电模拟,
化了。贴装在散热增强型封装中的半导体 我们可据此深入分析。IC 电源由电流源
要求电路板能够起到散热片的作用,并提 表示,而热阻则由电阻表示。在各电压下
供所有必需的冷却功能。如图 1 所示, 对该电路求解,其提供了对温度的模拟。
热量经过一块金属贴装片和封装流入印 从结点至贴装面存在热阻,同时遍布于电
刷线路板 (PWB)。然后,热量由侧面流经 路板的横向电阻和电路板表面至周围环
PWB 线迹,并通过自然对流经电路板表 境的电阻共同形成一个梯形网络。这种模
面扩散到周围的环境中。影响裸片温升的 型假设 1)电路板为垂直安装,2)无强制对
重要因素是 PWB 中的铜含量以及用于 流或辐射制冷,所有热流均出现在电路板
对流导热的表面面积。 的铜中,3)在电路板两侧几乎没有温差。
半导体产品说明书通常会列出某种
PWB 结构下结点至周围环境的热阻。这
图 1 热量由侧面流经 PWB 线迹,然后从 PWB 表面扩散至周围环境。
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图 2 热流电气等效简化了温升估算
图 3 所示为增加 PWB 中的铜含量 这 两 条 曲 线 均 适 用 于 9 平 方 英 寸 的
对提高热阻的影响。将 1.4 mils 铜 (双面, PWB。这两条曲线均同标称数据紧密相关,
半盎司)增加到 8.4 mils (4 层,1.5 盎司) , 同时都有助于估算改变产品说明书电路
就有可能将热阻提高 3 倍。图中两条曲 板结构所产生的影响。但是使用这一数据
线:一条表示热流进入电路板、直径为 0.2 时需要多加谨慎,其假设 9 平方英寸
英寸的小尺寸封装;另一条表示热流进入 PWB 内没有其他功耗,而实际上并非如
电路板、直径为 0.4 英寸的大尺寸封装。 此。
图 3 热流电气等效简化了温升估算
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