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表面貼裝的散熱面積估算和注意事項

劉丹 ? 來源:huzp_bbs ? 作者:huzp_bbs ? 2023-02-13 09:30 ? 次閱讀

電子設備中半導體元器件的熱設計

本文的關鍵要點

?如果將會發熱的IC安裝得過于密集,就會發生熱干擾并導致溫度升高。

?根據所容許的最大TJ求得所需的θJA,并估算其所需的散熱面積。

到目前為止,我們已經介紹過使用熱阻和熱特性參數來估算TJ的方法。本文將介紹在表面貼裝應用中,如何估算散熱面積以確保符合TJ max,以及與熱相關的元器件布局注意事項。

元器件配置與熱干擾

隨著近年來對小型化的需求日益高漲,對電路板也提出了要盡可能小的要求,使元器件的安裝密度趨于增高。但是,對于發熱的元器件來說(在這里是指IC),需要將電路板當作散熱器,因此也就需要一定的面積來散熱。如果不能確保相應的面積,就會導致熱阻升高,發熱量增加。此外,如果發熱的IC彼此靠近安裝,它們產生的熱量會相互干擾并導致溫度升高。

下圖就是表面貼裝IC的散熱路徑和發熱IC密集安裝時的散熱情況示意圖。

poYBAGPbj0GASrEWAACty5_0iJI889.png

IC產生的熱量沿水平方向(面積)和垂直方向(電路板厚度)傳導并消散。但是如果將IC安裝得很密集,特別是水平方向的熱量會互相干擾,熱量很難散發出來,因此最終會導致溫度升高。

散熱所需的電路板面積估算

在表面貼裝應用中,為了獲得IC能夠確保符合TJ max的熱阻,就需要有與其相應的散熱面積。此外,避免熱干擾也很重要。下圖是防止熱干擾所需的間距示意圖。至少在滿足這一點后,再根據θJA與銅箔面積的關系圖估算所需的散熱面積。

pYYBAGPbj0OAXD21AAA2LJwdAGE329.png

如圖所示,至少需要IC端面到板面的45°直線不干涉的間距。接下來,求使用條件下所需的θJA

條件示例:IC功耗=1W,最高環境溫度TA(HT)=85℃,最大容許TJ值=140℃

pYYBAGPbj0SAKjEoAAARTCJo27w184.png

從右圖中可以看出,要想使θJA為55℃/W,需要500mm2以上的銅箔面積。

poYBAGPbj0aAKUweAAAgung92gI475.png

poYBAGPbj0eAF9a7AABLMXei04Y283.png

就是這樣通過確保避免熱干擾的間隔和所需的散熱面積,來考慮最終的IC布局。

審核編輯:湯梓紅

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