熱傳導封裝技術(shù)

為了避免過(guò)于理論化，我們從一個(gè)實(shí)驗入手看看功耗與溫度之間是如何相互關(guān)聯(lián)的。在14引腳的雙列直插式封裝外殼里裝入一個(gè)1歐電阻，電阻的兩端連接到引腳7和14，另外還要將一個(gè)溫度傳感器連接到引腳1和2，以便我們能了解封裝內的溫度。通過(guò)改變引腳7和14上的電壓，就能夠控制封裝內的功耗。

然后，將這個(gè)封裝放在溫箱內的靜止空氣中，將環(huán)境溫度設定為86度F（30℃）而且功耗設定為零。幾分鐘后，封裝里的溫度將依然保持在30℃的水平。

接著(zhù)，繪出一個(gè)內部溫度與功耗的關(guān)系曲線(xiàn)。每次讀數的間隔時(shí)間必須足夠讓電路重新達到熱平衡。圖2.23顯示了實(shí)驗結果。

圖2.23 一個(gè)14引腳塑料雙列直插封裝內的溫度與功耗的關(guān)系曲線(xiàn)

數據點(diǎn)構成了一條線(xiàn)，預示著(zhù)每消耗1W能量會(huì )使溫度上升83℃，溫度和功率之間的之一線(xiàn)性關(guān)系對所有的邏輯器件封裝都具有代表性。

圖2.24顯示了在30℃，70℃和110℃的不同環(huán)境溫度下的實(shí)驗結果。溫度曲線(xiàn)的斜率在所有的情況下都是相同的，只是起始點(diǎn)有一個(gè)偏移量。等于環(huán)境溫度加上與內部功耗P成比例的偏移量：T結=T環(huán)境+θJAP

比例常數θJA稱(chēng)為從結到環(huán)境的封裝熱阻。常數θJA這個(gè)特征值與管芯在封裝內的附著(zhù)方式、封裝材料、封裝尺寸以及在任何附加在封裝上的特定散熱部件的特性相關(guān)。

有時(shí)制造商會(huì )根據封裝內的工作方式及其裝配方法將熱阻分為幾個(gè)部分。最常用的方式是分別計算從結到容器的溫度升高和從容器到外部環(huán)境的溫度升高。

θJA=θJC+θCA

制造商之所以采用這種分割法是因為通常我們無(wú)法改變θJC，但有許多方法可以影響θCA，外加散熱器的制造商提供了詳細的文獻和技術(shù)報告，敘述其產(chǎn)品對于θCA的改進(jìn)措施。使用專(zhuān)用散熱器時(shí)，為了預測最大的內部結溫，必須得到來(lái)自器件封裝廠(chǎng)商的θJC數據和來(lái)自散熱器制造商的θCA數據，以及我們自己計算出的器件總功耗。