電子設(shè)備中半導(dǎo)體元器件的熱設(shè)計

本文的關(guān)鍵要點

?如果將會發(fā)熱的IC安裝得過于密集，就會發(fā)生熱干擾并導(dǎo)致溫度升高。

?根據(jù)所容許的最大TJ求得所需的θJA，并估算其所需的散熱面積。

到目前為止，我們已經(jīng)介紹過使用熱阻和熱特性參數(shù)來估算TJ的方法。本文將介紹在表面貼裝應(yīng)用中，如何估算散熱面積以確保符合TJ max，以及與熱相關(guān)的元器件布局注意事項。

元器件配置與熱干擾

隨著近年來對小型化的需求日益高漲，對電路板也提出了要盡可能小的要求，使元器件的安裝密度趨于增高。但是，對于發(fā)熱的元器件來說（在這里是指IC），需要將電路板當(dāng)作散熱器，因此也就需要一定的面積來散熱。如果不能確保相應(yīng)的面積，就會導(dǎo)致熱阻升高，發(fā)熱量增加。此外，如果發(fā)熱的IC彼此靠近安裝，它們產(chǎn)生的熱量會相互干擾并導(dǎo)致溫度升高。

下圖就是表面貼裝IC的散熱路徑和發(fā)熱IC密集安裝時的散熱情況示意圖。

IC產(chǎn)生的熱量沿水平方向（面積）和垂直方向（電路板厚度）傳導(dǎo)并消散。但是如果將IC安裝得很密集，特別是水平方向的熱量會互相干擾，熱量很難散發(fā)出來，因此最終會導(dǎo)致溫度升高。

散熱所需的電路板面積估算

在表面貼裝應(yīng)用中，為了獲得IC能夠確保符合TJ max的熱阻，就需要有與其相應(yīng)的散熱面積。此外，避免熱干擾也很重要。下圖是防止熱干擾所需的間距示意圖。至少在滿足這一點后，再根據(jù)θJA與銅箔面積的關(guān)系圖估算所需的散熱面積。

如圖所示，至少需要IC端面到板面的45°直線不干涉的間距。接下來，求使用條件下所需的θJA。

條件示例：IC功耗=1W，最高環(huán)境溫度TA(HT)＝85℃，最大容許TJ值＝140℃。

從右圖中可以看出，要想使θJA為55℃/W，需要500mm2以上的銅箔面積。

就是這樣通過確保避免熱干擾的間隔和所需的散熱面積，來考慮最終的IC布局。

審核編輯：湯梓紅