在芯片的規(guī)格書(shū)中，對(duì)散熱設(shè)計(jì)最有幫助的有三個(gè)值：功耗，溫度要求和熱阻參數(shù)。芯片的溫度通常會(huì)根據(jù)不同位置點(diǎn)命名為芯片結(jié)溫、殼溫、底部溫度、頂端溫度等多個(gè)溫度概念。芯片的結(jié)溫通常用Tj表示，為芯片Die 表面的溫度(結(jié)溫)，下角標(biāo)J是Junction的簡(jiǎn)寫(xiě)；Tc為芯片封裝表面的溫度，下角標(biāo)C為英文Case的簡(jiǎn)寫(xiě)。芯片的基本熱阻特性參數(shù)有結(jié)到空氣熱阻ΘJA；殼到空氣熱阻ΘCA；結(jié)殼熱阻ΘJC；結(jié)板熱阻ΘJB等四個(gè)。
ΘJA—結(jié)到環(huán)境熱阻是芯片Die 表面到周圍環(huán)境的熱阻，單位是℃/W。周圍環(huán)境通常認(rèn)為是熱量的最終目的地。ΘJA取決于IC 封裝、電路板、空氣流通、輻射和系統(tǒng)特性，強(qiáng)迫對(duì)流設(shè)計(jì)時(shí)，輻射的影響可以忽略。通常情況下，芯片規(guī)格書(shū)中的ΘJA會(huì)有對(duì)應(yīng)的環(huán)境通風(fēng)條件設(shè)置和加裝的散熱器設(shè)置。不同的測(cè)試設(shè)置會(huì)導(dǎo)致ΘJA的測(cè)試結(jié)果值差異巨大。
ΘCA—?dú)さ江h(huán)境熱阻是芯片封裝表面到周圍環(huán)境的熱阻，單位是℃/W。顯然，ΘCA與ΘJA有相似的物理意義，只是芯片側(cè)的溫度變成了芯片封裝表面的溫度。
ΘJC—結(jié)殼熱阻是芯片Die 表面到封裝外殼的熱阻，外殼可以看作是封裝外表面的一個(gè)特定點(diǎn)。ΘJC是芯片熱特性的關(guān)鍵參數(shù)之一，是對(duì)芯片進(jìn)行散熱強(qiáng)化設(shè)計(jì)的重要參考指標(biāo)。
ΘJC 取決于封裝材料(引線框架、模塑材料、管芯粘接材料)和特定的封裝設(shè)計(jì)(管芯厚度、裸焊盤(pán)、內(nèi)部散熱過(guò)孔、所用金屬材料的熱傳導(dǎo)率)。對(duì)帶有引腳的封裝來(lái)說(shuō)，ΘJC在外殼上的參考點(diǎn)位于塑料外殼延伸出來(lái)的1 管腳，在標(biāo)準(zhǔn)的塑料封裝中，ΘJC的測(cè)量位置在1 管腳處。該值主要是用于評(píng)估散熱片的性能。在測(cè)試結(jié)殼熱阻時(shí)，測(cè)試裝置會(huì)迫使芯片熱量全部從芯片頂部散失（即芯片底部絕熱）。
ΘJB—結(jié)板熱阻是指從芯片結(jié)到電路板的熱阻，是芯片散熱強(qiáng)化設(shè)計(jì)的另一關(guān)鍵參數(shù)。ΘJB對(duì)芯片Die 到電路板的熱通路進(jìn)行了量化，表達(dá)了芯片內(nèi)部熱量到單板一側(cè)的傳熱阻力。ΘJB包括來(lái)自兩個(gè)方面的熱阻：從芯片Die 表面到封裝底部參考點(diǎn)的熱阻，以及貫穿封裝底部的電路板的熱阻。在測(cè)試結(jié)板熱阻時(shí)，測(cè)試裝置會(huì)迫使芯片熱量全部從芯片底部散失（即芯片頂部絕熱）。
雙熱阻模型
在常用的熱仿真軟件中頻繁提到的雙熱阻模型，就是使用的ΘJB和ΘJC兩個(gè)熱阻來(lái)描述的芯片的熱量傳遞特性。
片層面的封裝特征來(lái)總結(jié)，熱量的傳遞主要有三條路徑，第一：熱量從Die通過(guò)封裝材料(Mold Compound)傳導(dǎo)到器件表面然后通過(guò)對(duì)流換熱/輻射換熱散到周圍環(huán)境中；第二：熱量從Die到焊盤(pán)，然后由連接到焊盤(pán)的印刷電路板進(jìn)行對(duì)流/輻射散；第三：Die熱量通過(guò)引線和管腳傳遞到PCB 上散熱。
實(shí)際情況下的熱特性參數(shù)Ψ
除了這些對(duì)測(cè)試條件有嚴(yán)格規(guī)定的熱阻特性參數(shù)Θ，芯片還有一個(gè)不受嚴(yán)格測(cè)試情景約束的熱阻Ψ。Ψ和Θ熱物理學(xué)意義類似，都是熱阻，Ψ是指在芯片在實(shí)際的運(yùn)用中的熱阻，而Θ則由于單側(cè)施加了絕熱措施，是指熱量傳遞全部沿頂部，或全部沿底部傳遞時(shí)的熱阻。
以結(jié)殼熱阻和結(jié)殼熱特性參數(shù)為例，由于材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)是固定的，在ΨJT的測(cè)試場(chǎng)景中，因?yàn)闆](méi)有施加強(qiáng)制措施，熱量并不會(huì)全部沿頂部傳輸。
在實(shí)際的電子系統(tǒng)散熱時(shí)，熱會(huì)由封裝的上下甚至周圍傳出，而不一定會(huì)由單一方向傳遞，因此Ψ的定義更加符合實(shí)際系統(tǒng)的量測(cè)狀況。與芯片封裝熱阻類似，Ψ同樣有多個(gè)值，如芯片結(jié)到芯片頂部的熱阻ΨJT，芯片結(jié)到底部的熱阻ΨJB等。Ψ的測(cè)試值并不固定，它與芯片所使用的散熱強(qiáng)化手段有關(guān)，當(dāng)測(cè)試用的散熱器更大時(shí)，熱量會(huì)更多地沿頂部散出，往往會(huì)測(cè)得更高的值，因此，除非能夠確定熱特性參數(shù)測(cè)試條件設(shè)定，否則前期設(shè)計(jì)時(shí)一般不建議采用這一數(shù)值來(lái)理解芯片的封裝熱特性。
本文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除，謝謝！
