《论文_IC 封装的热特性(定稿)》.doc

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1、Ic封装的热特性摘要：IC封装的热特性对于IC应用的性能和可靠性來说是非常关键的。本文描述了标准封装的热特性:热阻（用“thet》或日表示）,%Ojc、X，并提供了热计算、热参考等热管理技术的详细信息。引言为确保产品的高可靠性，在选择IC封装时应考虑其热管理指标。所有IC在有功耗时都会发热，为了保证器件的结温低于最大允许温度,经由封装进行的从IC到周围环境的有效散热十分重要。本文有助于设计人员和客户理解IC热管理的基本概念。在讨论封装的热传导能力时，会从热阻和各“thety值代表的含义入手，定义热特性的重要参数。本文还提供了热计算公式和数据，以便能够得到正确的结（管芯）温度、管壳（

2、封装）温度和电路板温度。热阻的重要性半导体热管理技术涉及到热阻，热阻是描述物质热传导特性的一个重耍指标。计算时，热阻用“ThetA表示，是由希腊语中“热”的拼写“thermos”衍生而来。热阻对我们来说特别重要。IC封装的热阻是衡量封装将管芯产生的热量传导至电路板或周围环境的能力的•个标准。给出不同两点的温度，则从其中…点到另外一点的热流量大小完全由热阻决定。如果已知一个IC封装的热阻，则根据给出的功耗和参考温度即可算出IC的结温。Maxim网站（制造商、布线、产品、QA/可靠性、采购信息）中给岀了常用的IC热阻值。定义以下章节给出了Theta（0）、Psi（屮）的定义，这些标准参

3、数用來表示IC封装的热特性。Oja是结到周围环境的热阻，单位是°C/WO周围环境通常被看作热“地”点。Oja取决于IC封装、电路板、空气流通、辐射和系统特性,通常辐射的影响可以忽略。©JA专指自然条件一K（没有加通风措施）的数值。€>jc是结到管壳的热阻，管壳可以看作是封装外表面的一个特定点。Ojc取决于封装材料（引线框架、模塑材料、管芯粘接材料）和特定的封装设计（管芯厚度、裸焊盘、内部散热过孔、所用金属材料的热传导率）。对带有引脚的封装来说，G）jc在管壳上的参考点位于塑料外壳延伸出来的1管脚，在标准的塑料封装中，Qc的测量位置在1管脚处。对于带有裸焊盘的封装，Ojc的测量位置在

4、裸焊盘表面的中心点。Ojc的测量是通过将封装直接放置于一个“无限吸热”的装置上进行的，该装置通常是一个液冷却的铜片，能够在无热阻的情况下吸收任意多少的热量。这种测量方法设定从管芯到封装表面的热传递全部由传导的方式进行。注意Ojc表示的仅仅是散热通路到封装表面的电阻，因此Ojc总是小于OjaoQjc表示是特定的、通过传导方式进行热传递的散热通路的热阻，而Oja则表示的是通过传导、对流、辐射等方式进行热传递的散热通路的热阻。0CA是指从管壳到周围环境的热阻。OCA包括从封装外表面到周围环境的所有散热通路的热阻。根据上面给出的定义，我们可以知道：Oja=Ojc+©CA丄在电路板距封装位置

5、JEDECTHETA-JBCONFIGURATION(REFERTOJESD51-8)BOARDTEMP图］.日JB的测量过程示意图©JB是指从结到电路板的热阻，它对结到电路板的热通路进行了量化。通常Ojb的测量位置在电路板上靠近封装的1管脚处（与封装边的热阻：从IC的结到电路板的热阻。屮加是结到电路板的热特傑参教，单位是°C/WO文章JESD51-12-GuidelinesforReportingandUsingPackageThermalInformation,明确指出热特性参数与热阻是不同的。与热阻0JB测量屮的直接单通路不同，屮JB测量的元件功率通量是基于多条热通路的。由于

6、这些屮JB的热通路屮包括封装顶部的热对流，因此史加便于用户的应用。关于屮阳参数的史多详细说明请参考JEDEC标准的JESD51-8和JESD51-12部分。设计者可以通过热量建模或直接测量的方式确定0JB和屮JB的值。对上述任意一种方式，参见下面的步骤：1.将功耗控制在适合Ojb或屮JB的范围内。2.测定管芯温度，通常用一个芯片上的二极管来实现。3.测定在距封装边缘小于1mm处的PCB温度。4.测定功耗。屮JT是衡量结温和封装顶部温度之间的温度变化的特征参数。当封装顶部温度和功耗已知时，屮JT有助于估算结温。热计算结;Tj=Ta+(OjaxP)其中：TJ=结温Ta=周围环境温度P=

7、功耗，单位为WTj也可用屮JB或屮JT的值来计算，如:其中:Tb=距离封装小于1mm处的电路板温度Tj=Tt+(屮jtxP)其中：Tt=在封装顶部的中心处测得的温度。注意：产品数据资料给出了每个器件所允许的最大结温。最大允许功耗Pmax=(Tj・max"Ta)/®JAMaxim产品中列出的最大允许功率是在环境温度为+70°C和最大允许结温为+150°C的条件下给出的。降额系数该系数描述了在环境温度高于+70°C时，每升高1°C所应降低的功耗值，单位为mW/°Co降额系