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热阻、器件热特性 热传递的三种方式( 二 )




事实上，两个名义上接触的固体表面之间的接触只发生在某些离散的面元上 。非接触界面之间的间隙往往充满空气体，热量会以导热和辐射的方式穿过间隙层 。与理想的真实接触相比，这种额外的传热阻力称为接触热阻 。降低接触热阻的主要方法是增加接触压力，增加界面材料(如硅脂)填充的界面间的空气体 。说到导热，接触热阻的影响一定不能忽略，需要根据应用情况选择合适的导热界面材料，如导热硅脂、导热垫等 。
器件的热特性
了解器件热阻
JEDEC芯片封装的热性能参数:
热阻参数
Ja，从结(即芯片)到空气体环境的热阻:ja=(Tj-Ta)/P
Jc，从结(即芯片)到封装外壳的热阻:jc=(Tj-Tc)/P
Jb，从结点(即芯片)到PCB的热阻:jb=(Tj-Tb)/P
热性能参数
Jt，从结到封装顶部的热参数:jt =(Tj-Tt)/P
Jb，封装底部结的热参数:jb =(Tj-Tb)/P
TJ——芯片结温，℃
Ta——空气体环境温度，℃
t B-芯片根部PCB表面温度，℃
TT——芯片表面信息资源网络的温度，℃
Ja热阻参数是封装的品质因数，而非特定应用 。ja的正确应用只能是芯片封装的热性能质量参数(用于性能等级的比较)，不能应用于实际测试/分析中的结温预测分析 。
自20世纪90年代以来，人们需要比ja更有价值的热参数供实际工程师预测芯片温度 。为了满足这一要求，出现了三个新参数:jb、jt和jb 。
Jb可以恰当地应用于热分析中的结温分析 。
Jt可以很好地应用于实际产品热测试中结温的预测 。
Jc是从结到封装表面最接近结的点的热阻 。Jc测量试图让热流“完全”穿过封装外壳 。
Jt和jc完全不同，它不是器件的热阻，而是一个数学结构，只是结到顶部的热特性参数，因为不是所有的热量都是通过封装顶部耗散的 。
实际上，jt对于从芯片封装上表面的测试温度估计结温的参考价值有限 。
Jb:品质因数，用于比较安装在板上的芯片封装的热性能，针对的是2s2p PCB，不适用于板上热流不均匀的芯片封装 。
Jb和jb有本质区别，JB > JB 。与jt类似，jb是PCB结的热特性参数 。
典型器件封装的散热特性
1)SOP包

普通SOP封装的散热性能很差 。影响SOP封装散热的因素有外部因素和内部因素，其中内部因素是关键因素 。影响散热的外部因素是器件引脚和PWB之间的热阻以及器件上表面和环境之间的对流散热阻力 。内因是SOP封装本身的高传热阻 。SOP封装主要有三种散热方式:
a .管芯的热量通过模塑料传导到器件的上表面，然后对流散热，模塑料的低热导率影响传热 。
b、管芯热量通过焊盘、封装材料和器件底面与PWB之间的空气体层，然后传递到PWB散热 。低热导率封装材料和空气体层会影响热传递 。
c、管芯热量通过引线框架传递到PWB，引线框架和管芯之间有一根很细的金线，所以管芯和引线框架之间有很大的热阻，限制了引脚散热 。
2)增强的SOP

该封装的特征在于，管芯以空腔朝上的方式设置，焊盘从封装的底部露出并焊接在PWB的表面上；或者在焊盘底部键合金属块，焊盘暴露在封装底部，焊接在PWB表面 。管芯的热量通过金属直接传递给PWB，消除了原封装材料和空气体层的热阻 。
3)底部增强散热SOP封装倒置

这种封装相当于把底部增强散热SOP封装倒扣在一个单板上 。由于芯片上表面暴露的焊盘面积较小，除了起到均匀管芯温度的作用外，直接散热的实际性能很差，一般需要结合散热片来加强散热 。如果芯片表面没有安装热沉，金属焊盘的主要作用就是将管芯的热量扩散出去，然后传递给芯片内部的引脚，最后通过引脚将热量传递给PWB进行散热 。金属焊盘起到了缩短管芯和引脚之间的热传递电阻的作用 。
4)PBGA

影响PBGA Rjc和Rja热阻的因素很多，其重要程度依次为:
一、热球的数量
B.模具尺寸
C.基板的结构，包括铜皮的数量和厚度 。
D.管芯附着材料的热导率
E.金丝直径
F.PWB上热通道的数量 。信息网络
其中，前五个因素与设备本身的设计有关，第六个因素与PWB设计有关 。
5)TBGA包装结构

热传递模式:
管芯的热量传递给上表面的铜块，部分热量通过铜块传递给环境；此外，一部分热量通过铜块依次传递到芯片的基板、焊球和PWB，再通过PWB散发出去 。
6)FCBGA

FC-BGA封装耗热量为1 ~ 6W时，可采用直接强制对流散热，Rja范围为8 ~ 12℃/W；耗热量在4 ~ 10w时，需要加散热器加强散热，Rja范围为5 ~ 10℃/w；耗热量在8 ~ 25w时，需要高端散热器配合合适的风道来加强散热 。


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