元器件熱阻和熱特性辨析

admin 2016-05-29

最近在寫(xiě)熱分析和熱設(shè)計(jì)的章節(jié)，把一些材料整理出來(lái)給大家分享一下，與原文有些差距，增加多樣性，呵呵。
首先看英文的指引，是指JESD51中關(guān)于熱阻和熱特性參數(shù)的表格定義。

Theta (θ)、Psi (Ψ)的定義
熱阻劃分
θJA是結(jié)到周?chē)h(huán)境的熱阻，單位是°C/W。θJA取決于 IC封裝、電路板、空氣流通、輻射和系統(tǒng)特性，通常輻射的影響可以忽略。θJA專(zhuān)指自然條件下的數(shù)值。

器件說(shuō)明書(shū)中的ΦJA是根據(jù)JESD51標(biāo)準(zhǔn)給出的，其標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境是指將器件安裝在較大的印刷電路板上，并置于1立方英尺的靜止空氣中。因此說(shuō)明書(shū)中的數(shù)值沒(méi)有太大的參考價(jià)值。

θJC是結(jié)到管殼的熱阻，管殼可以看作是封裝外表面的一個(gè)特定點(diǎn)。θJC取決于封裝材料(引線(xiàn)框架、模塑材料、管芯粘接材料)和特定的封裝設(shè)計(jì)(管芯厚度、裸焊盤(pán)、內(nèi)部散熱過(guò)孔、所用金屬材料的熱傳導(dǎo)率)。

注意θJC表示的僅僅是散熱通路到封裝表面的電阻，因此θJC總是小于θJA。θJC表示是特定的、通過(guò)傳導(dǎo)方式進(jìn)行熱傳遞的散熱通路的熱阻，而θJA則表示的是通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射等方式進(jìn)行熱傳遞的散熱通路的熱阻。

θCA是指從管殼到周?chē)h(huán)境的熱阻。θCA包括從封裝外表面到周?chē)h(huán)境的所有散熱通路的熱阻。注意，如果有散熱片，則可分為θCS和θSA。
θJA = θJC + θCA

θJB是指從結(jié)到電路板的熱阻，它對(duì)結(jié)到電路板的熱通路進(jìn)行了量化。通常θJB的測(cè)量位置在電路板上靠近封裝處。θJB包括來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面的熱阻：從IC的結(jié)到封裝底部參考點(diǎn)的熱阻，以及貫穿封裝底部的電路板的熱阻。
以上三個(gè)熱阻的對(duì)比圖：

熱特性
Ψ和θ之定義類(lèi)似，但不同之處是Ψ 是指在大部分的熱量傳遞的狀況下，而θ是指全部的熱量傳遞。在實(shí)際的電子系統(tǒng)散熱時(shí)，熱會(huì)由封裝的上下甚至周?chē)鷤鞒?，而不一定?huì)由單一方向傳遞，因此Ψ之定義比較符合實(shí)際系統(tǒng)的量測(cè)狀況。

ΨJB是結(jié)到電路板的熱特性參數(shù)，單位是°C/W。熱特性參數(shù)與熱阻是不同的。與熱阻θJB測(cè)量中的直接單通路不同，ΨJB測(cè)量的元件功率通量是基于多條熱通路的。由于這些ΨJB的熱通路中包括封裝頂部的熱對(duì)流，因此更加便于用戶(hù)的應(yīng)用。

ΨJT是衡量結(jié)溫和封裝頂部溫度之間的溫度變化的特征參數(shù)。當(dāng)封裝頂部溫度和功耗已知時(shí)，ΨJT有助于估算結(jié)溫。