芯片发烧怎么办-热阻及散热（教学课件）

1、热阻及PCB散热基本知识,芯片发烧怎么办,1.热阻的概念,热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了 1W热量所引起的温升大小，单位为/W或K/W。 如图，假设芯片耗散功率为2W， 即ja（150-24）/263 /W 导热系数：稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用表示，单位为瓦/米度，w/mk,1.热阻的概念,一些材料的热阻系数（导热系数的倒数） 钻石 0.06 银0.10 铜0.11 金 0.13 铝0.23 氧化铍瓷0.24 锡 0.60 碳5.7 水63 塑料 190 空气2280,2.热阻的计算及应用

2、, 芯片的热参数 ja: 芯片结到空气的热阻 jc: 芯片结到外壳的热阻 ca: 芯片外壳到空气的热阻，理想时ja jc+ ca Tj：最高结温（当温度高于此时，芯片损坏或自动保 护）,2.热阻的计算及应用, 在设计初考虑热阻 设计阶段，可通知计算热阻来确定芯片是否适用或者是否需要额外的措施散热。 如：使用1117 LDO，输入5V，输出3.3V，电流200mA；判断是否有问题 查得：223封装的LDO， jc33 , ca=150 , Tj =150 计算PD = （5-3.3）*0.200 = 0.34W Tc = 45（假设环境温度）+0.34*15096 Tj= 96+33*0.34=

3、107.2150 可以基本确认，芯片能满足使用要求，但实际应用中， jc及ca会随使用的情况变化，如何计算？,2.热阻的计算及应用, 精确定位热阻 要知道准确的ja怎么办？ 1. 测试准确的Tj 令Vin=Vout+1V，Iout0,此时可认为TjTc; 在恒温箱内提高温度，直到芯片保护，得到准 确的Tj； 2. 在常温下，加大Iout，直至芯片保护。通过 ja=(Tj-Ta)/Pd，得到ja 3. 得到准确的ja后，可以有效的计算不同使用情 况下的结温，温升等数据。,3. 影响芯片温度的其它因素, 芯片的封装，工艺，材料变化都有影响，如： 不同的芯片封装有不同的散热途径,在自然對流時，QFP

4、、BGA以及FCOB熱傳向下方PCB的比例分別為85%，88%以及95%。,3. 影响芯片温度的其它因素, 散热焊盘，散热孔 芯片增加散热焊盘后，会改变ca，jc也会有小幅 变化（具体怎么算？） 散热焊盘增大到一定程度后，作用变化不大。 散热孔能把热量导到其它层，增大散热效果 实际测试，塞阻孔（防渗锡）跟不塞孔效果 相差不大。,3. 影响芯片温度的其它因素, 散热片 A提高散热面积 B提高换热系数 C提高发射率 ：表面涂漆，喷沙，阳极氧化 注：散热片与芯片间要涂上硅胶等材料，保证充分接触,散热片设计,3. 影响芯片温度的其它因素,热管散热器：热管是一种依靠内部工质相变进行高效热量传递的导热元件

5、，通过在散热器基板埋入及穿FIN等手段实现散热器基板的均温及提高翅片效率等，从而实现散热器整体性能的大幅提升。,3. 影响芯片温度的其它因素,界面导热材料 金属材料，Sn/Pb焊料； 导热硅脂 导热硅橡胶 胶水，315胶 导热粘性膜 导热绝缘热片等等,3. 影响芯片温度的其它因素, 板材的影响 FR4,铝基，陶基 FR4 导热系数0.3W /(m*K) 纯铝 导热系数为236 W/(m*K） 铜 导热系数380W /(m*K) 陶基 导热系数变化大，看工艺， 大的可220 W /(m*K) 温度特性好 注意：PCB基材的热膨胀系数跟铜铂最好一致,3. 影响芯片温度的其它因素, PCB布局 热元件靠上放 热元件分开放 PCB垂直放时比平放散热效果好,3. 影响芯片温度的其它因素, 机箱散热 在机箱/机器后壳的底部，顶部开窗，可利用烟囱效应形成气流散热； 发散元件上方尽量不要放高大元件，影响散热； 利用风扇散