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2021.10.13 熱設計

熱阻資料:實際的資料範例

電子裝置中半導體元件的熱設計

上一篇文章中介紹了與熱阻資料相關的JEDEC標準和測試環境等內容。本文將會給出實際的熱阻資料範例。

實際的熱阻資料範例

通常在IC的技術規格書中都會提供IC熱阻相關的資訊。但是,所提供的熱阻類型和設定可能會因IC的種類(例如用於訊號處理的低功耗運算放大器、用於供電的熱設計很重要的穩壓器等)不同而略有不同。另外,也會因IC製造商而異。

下面是500mA輸出LDO線性穩壓器的技術規格書中提供的熱阻資訊範例。

這款IC有兩種封裝,因此提供了每種封裝(TO263-5、TO252-J5)的熱阻。順便提一下,這兩種封裝都是帶散熱片的電源系統5引腳表貼型封裝。

下面來看一下具體內容。如Note 1所示,該熱阻資料符合前文所述的 JESD51-2A(Still-Air)標準(紅框部分)。

提供的熱阻為以下兩種:

 ・Junction-周圍環境 間熱阻:θJA(℃/W)
 ・Junction-封裝上表面中心間的熱特性參數:ΨJT(℃/W)

此外,還給出了每種熱阻在兩種電路板條件下的值,一種是安裝於1層電路板上,另一種是安裝於4層電路板上。1層電路板如Note 3所示是符合JESD51-3的電路板,4層電路板是符合JESD51-5和7的電路板(Note 4)。表中列出了每種電路板的條件。

熱阻與打件電路板之間的關係

在上例中,作為熱阻條件,明確列出了JESD51中規定的打件電路板的條件。這意味著熱阻不僅僅由IC封裝決定,很大程度上還受到其打件電路板條件的影響。近年來,表貼型封裝的應用非常廣泛,在考慮IC的熱阻時,必須要考慮到打件電路板的散熱(降低熱阻)情況。僅根據封裝的熱阻進行熱計算是不現實的。

該圖顯示了每種熱阻(θJA、ΨJT)與散熱用的銅箔面積之間的關係。這是用於測試的封裝為背面帶散熱片的8引腳SOP型封裝、銅箔面積為15.7mm2到1200mm2條件下的資料。其他因素還包括電路板層數、材料和銅箔厚度等,不過在這個關係示意圖中,請將這些因素視為相同條件,在此前提下來看銅箔面積與熱阻之間的關係。

在本例中,從IC的Junction(晶片)經由打件電路板到環境(大氣)的熱阻θJA和銅箔面積的關係非常顯著。實際上,需要確保散熱所需(即適當的θJA)的銅箔面積,以免在使用條件下超過Tjmax。

反之,如果未明確說明所提供的熱阻的條件,則必須要確認其條件。如上例中的數值所示,熱阻會因條件不同而有很大不同。

重點:

・IC的技術規格書等資料中通常會提供熱阻資料,但內容可能會因IC的類型和製造商而異。

・熱阻因實裝電路板的條件不同而有很大差異,因此必須確認測試條件。

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