熱傳導封裝技術

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

然后，將這個封裝放在溫箱內(nèi)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，繪出一個內(nèi)部溫度與功耗的關系曲線。每次讀數(shù)的間隔時間必須足夠讓電路重新達到熱平衡。圖2.23顯示了實驗結果。

圖2.23 一個14引腳塑料雙列直插封裝內(nèi)的溫度與功耗的關系曲線

數(shù)據(jù)點構成了一條線，預示著每消耗1W能量會使溫度上升83℃，溫度和功率之間的之一線性關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)境溫度下的實驗結果。溫度曲線的斜率在所有的情況下都是相同的，只是起始點有一個偏移量。等于環(huán)境溫度加上與內(nèi)部功耗P成比例的偏移量：T結=T環(huán)境+θJAP

比例常數(shù)θJA稱為從結到環(huán)境的封裝熱阻。常數(shù)θJA這個特征值與管芯在封裝內(nèi)的附著方式、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。

有時制造商會根據(jù)封裝內(nèi)的工作方式及其裝配方法將熱阻分為幾個部分。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報告，敘述其產(chǎn)品對于θCA的改進措施。使用專用散熱器時，為了預測最大的內(nèi)部結溫，必須得到來自器件封裝廠商的θJC數(shù)據(jù)和來自散熱器制造商的θCA數(shù)據(jù)，以及我們自己計算出的器件總功耗。