《電子技術(shù)應(yīng)用》
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確保您的 IC 封裝/PC 電路板設(shè)計(jì)的散熱完整性

2011-04-08
作者:Stephen Taranovich

您只構(gòu)建了一個(gè)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的電路實(shí)驗(yàn)板。您完成了布局以前需要做的所有仿真,并查看了廠商對(duì)于特定封裝下獲得較好散熱設(shè)計(jì)的建議方法。您甚至仔細(xì)檢查了紙面上的初步熱分析方程式,給予了它們應(yīng)有的注意,旨在確保不超出 IC 結(jié)點(diǎn)溫度,并具有較為寬松的容限。但稍后,您開(kāi)啟電源,IC 摸起來(lái)還是非常的熱。對(duì)此,您感到很不滿意(更不用說(shuō)您的散熱專(zhuān)家以及可靠性設(shè)計(jì)人員的焦慮了)?,F(xiàn)在,您該怎么辦?

在談到整體設(shè)計(jì)的可靠性時(shí),通過(guò)讓 IC 結(jié)點(diǎn)溫度遠(yuǎn)離絕對(duì)最大值水平,在環(huán)境溫度不斷升高的條件下保持您的電路設(shè)計(jì)的完整性是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)考慮因素。當(dāng)您逐步接近具體電路設(shè)計(jì)中央芯片的最大功耗水平(Pd 最大值)時(shí)更是如此。

您進(jìn)行散熱完整性分析的第一步是深入理解 IC 封裝熱指標(biāo)的基礎(chǔ)知識(shí)。

到目前為止,封裝熱性能最常見(jiàn)的度量標(biāo)準(zhǔn)是 Theta JA,即結(jié)點(diǎn)到環(huán)境測(cè)得(建模)的熱阻(參見(jiàn)圖 1)。Theta JA 值也是最需要解釋的內(nèi)容(參見(jiàn)圖 2)。能夠極大影響 Theta JA 測(cè)量和計(jì)算的一些因素包括:

 

  • 貼裝板:是/否?
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  • 線跡:尺寸、成分、厚度和幾何結(jié)構(gòu)
  •  

     

  • 方向:水平還是垂直?
  •  

     

  • 環(huán)境:體積
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  • 靠近程度:有其他表面靠近被測(cè)器件嗎?

    熱阻 (Theta JA) 數(shù)據(jù)現(xiàn)在對(duì)使用新 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn)的有引線表面貼裝封裝有效。實(shí)際數(shù)據(jù)產(chǎn)生于數(shù)個(gè)封裝上,同時(shí)熱模型在其余封裝上運(yùn)行。按照封裝類(lèi)型以及不同氣流水平顯示的 Theta JA 值來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)分組。

    圖 1 電氣網(wǎng)絡(luò) Theta-JA 分析

    圖 2 Theta-JA 解釋

    結(jié)點(diǎn)到環(huán)境數(shù)據(jù)是結(jié)點(diǎn)到外殼 (Theta JC) 的熱阻數(shù)據(jù)(請(qǐng)參見(jiàn)圖 3)。實(shí)際 Theta JC 數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)使用 JEDEC 印制電路板 (PCB) 測(cè)試的封裝生成。

    圖 3 Theta-JC 解釋
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