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2021.10.13 熱設計

熱阻資料:熱阻和熱特性參數的定義

電子裝置中半導體元件的熱設計

本文將介紹上一篇文章中提到的實際熱阻資料θJA和ΨJT的定義。

θJA和ΨJT的定義

先溫習一下上一篇中的部分內容:

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

為了便於具體理解這兩個概念,下面給出了表示θJA和ΨJT的示意圖。

θJA是從Junction到周圍環境之間的熱阻,存在多條散熱路徑。ΨJT是從Junction到封裝上表面中心的熱特性參數。

此外,還定義了Junction與封裝上表面之間的熱阻θJC-TOP和Junction與封裝下表面之間的熱阻θJC-BOT,如下圖所示。請注意,θJC-TOP和ΨJT之間存在細微差別,即“封裝上表面”和“封裝上表面中心”的差異。

這些均在JEDEC標準的JESD51中進行了定義。下表中匯總了每種概念的定義、用途及計算公式。

符號 定義 用途 計算公式
θJA Junction與周圍環境間的熱阻。※1 形狀不同的封裝之間的散熱性能比較。 θJA = (TJ – TA) / P
ΨJT 表示相對於器件整體的功耗P的、結點與封裝上表面中心之間的溫度差的熱特性參數。 估算在實際應用產品(實際散熱環境)中的Junction溫度。 ΨJT = (TJ – TT) / P
θJC-TOP Junction與封裝上表面之間的熱阻。散熱路徑僅在封裝的上表面,其他位置均為隔熱狀態。 用於熱傳導、熱流體類比等。
也適用於熱阻網路法。
θJC-TOP = (TJ – TC-TOP) / P
θJC-BOT Junction與封裝下表面之間的熱阻。散熱路徑僅在封裝的下表面,其他位置均為隔熱狀態。 用於熱傳導、熱流體類比等。
也適用於熱阻網路法。
θJC-BOT = (TJ – TC-BOT) / P

※1:環境溫度(TA)是指不受測試物件器件影響的位置的周圍環境溫度。在發熱源的邊界層的外側。
※2:θJA和ΨJT是實際安裝在JEDEC電路板上時的資料。
※3:θJC-TOP和θJC-BOT根據JESD51-14(TDI法)標準測試。

重點:

・熱阻和熱特性參數在JEDEC標準的JESD51中進行了定義。

・每種熱阻和熱特性參數均有對應的基本用途,計算時使用相應的熱阻和熱特性參數進行計算。

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