半導(dǎo)體元器件的熱設(shè)計(jì)：傳熱和散熱路徑

熱量通過(guò)物體和空間傳遞。轉(zhuǎn)移是指熱量從一個(gè)熱源轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方。
熱傳遞的三種形式
熱傳遞主要有三種形式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。
傳導(dǎo)：熱能引起的分子運(yùn)動(dòng)傳遞給鄰近的分子。對(duì)流：通過(guò)空氣和水等流體的熱傳遞。輻射：熱能通過(guò)電磁波釋放
散熱路徑
產(chǎn)生的熱量通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等各種途徑逸出到大氣中。由于我們的主題是“半導(dǎo)體元件的熱設(shè)計(jì)”，這里我們將以安裝在印刷電路板上的集成電路為例。
散熱路徑
產(chǎn)生的熱量通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等各種途徑逸出到大氣中。由于我們的主題是“半導(dǎo)體元件的熱設(shè)計(jì)”，這里我們將以安裝在印刷電路板上的集成電路為例。
熱源是IC芯片。熱量傳導(dǎo)到封裝、引線(xiàn)框架、焊盤(pán)和印刷電路板。熱量通過(guò)對(duì)流和輻射從印刷電路板和集成電路封裝表面?zhèn)鬟f到大氣中?？捎脽嶙杩梢员硎救缦拢罕砻尜N裝在印刷電路板(PCB)上時(shí)，紅色虛線(xiàn)包圍的路徑是主要散熱路徑。具體而言，熱量通過(guò)接合材料(芯片和后暴露框架之間的粘合劑)從芯片傳導(dǎo)到后框架(焊盤(pán))，然后通過(guò)印刷電路板上的焊料傳導(dǎo)到印刷電路板。然后，熱量通過(guò)印刷基底的對(duì)流和輻射傳遞到大氣中。
其他方法包括通過(guò)鍵合線(xiàn)從芯片轉(zhuǎn)移到引線(xiàn)框架，然后轉(zhuǎn)移到印刷基板以實(shí)現(xiàn)對(duì)流和輻射路徑，以及從芯片轉(zhuǎn)移到封裝以實(shí)現(xiàn)對(duì)流和輻射路徑。
如果已知路徑的熱阻和IC的功率損耗，就可以用上一篇文章給出的熱歐姆定律計(jì)算出溫度差(這里是TA和TJ之差)。
如本文所述，所謂“熱設(shè)計(jì)”就是試圖處處降低熱阻，即降低芯片到大氣的散熱路徑的熱阻，最終降低TJ，提高可靠性。
要點(diǎn)：
熱阻是表示傳熱困難的數(shù)值。
熱阻的符號(hào)為Rth和，單位為/W(K/W)。
熱阻可以用與電阻大致相同的方式來(lái)考慮。