Дискусија о концептима одвођења топлоте чипом и стварања топлоте

    Овај чланак углавном разматра концепте одвођења топлоте/грејања чипа, топлотног отпора, пораста температуре и термичког дизајна.

Загревање и губитак чипа

Губитак снаге чипа, с једне стране, односи се на разлику између ефективне улазне и излазне снаге, која се назива дисипирана снага. Овај део губитка ће се претворити у ослобађање топлоте. Производња топлоте није добра ствар, а смањиће поузданост компоненти и опреме. То ће озбиљно оштетити чип.

Снага дисипације, биће овај параметар у СПЕЦ-у неких чипова, који се односи на максималну дозвољену дисипацију снаге, дисипација снаге и топлота одговарају, што је већа дозвољена дисипација снаге, одговарајућа температура споја ће такође бити већа.

С друге стране, потрошња енергије чипа се односи на количину енергије коју троши електрична опрема по јединици времена, а јединица је В, као што је клима уређај од 2000В и тако даље.

Топлотна отпорност и пораст температуре

Сви знамо за изреку: Снег не хлади, а снег постаје хладан. Ово је физички процес. Снежне падавине су процес десублимације и егзотермности, а топљење снега је процес топљења и упијања топлоте. Пораст температуре чипа је у односу на температуру околине (25 степени), тако да се мора поменути концепт термичке отпорности.

Топлотни отпор се односи на однос између температурне разлике на оба краја објекта и снаге извора топлоте када се топлота преноси на објекат, а јединица је степен /В или К/В. Као што је приказано на доњој слици, када је чип залемљен на ПЦБ, постоје три главна путања за дисипацију топлоте за чип, што одговара три термичка отпора.

1. Термички отпор од унутрашњости чипа према шкољки и иглицама - чип је фиксиран и не може се мењати.

2. Термички отпор од пинова чипа до ПЦБ плоче - одређује се добрим лемљењем и ПЦБ плоча.

3. Топлотни отпор кућишта чипа према ваздуху – одређен хладњаком и периферним простором чипа. Параметри топлотног отпора полупроводничког чипа

Та је температура околине, Тц је температура површине кућишта, а Тј је температура споја. Θја: Топлотни отпор између температуре споја (Тј) и температуре околине (Та). Θјц: Топлотни отпор између температуре споја (Тј) и температуре површине кућишта (Тц). Θца: Топлотни отпор између температуре површине кућишта (Тц) и температуре околине (Та).

Формула за прорачун топлотног отпора је: Θја=(Тј-Та)/Пд → Тј=Та плус Θја*Пд где је Θја*Пд пораст температуре, што се такође може назвати топлотном вредношћу .

1. Под условом константног топлотног отпора, што је мања потрошња енергије Пд, то ће температура бити нижа.

2. У случају одређене потрошње енергије, што је мањи топлотни отпор, то је боље, а што је мањи топлотни отпор, то је боље расипање топлоте.

Грешке у прорачуну температуре споја

Многи људи користе ову формулу за израчунавање температуре споја: Тј=Та плус Θја*Пд, што је наведено у ТИ документацији, али није тачно.

Опште значење је да је Θја мулти-варијабилна функција, која не може да одражава стварну ситуацију чипа залемљеног на ПЦБ, и да има јаку корелацију са дизајном ПЦБ-а и величином чипа/подлога. Како се ови фактори мењају, мењаће се и вредност Θја. Постоји велика разлика између произвођача чипова који тестирају Θја и наше стварне употребе, тако да се користи за израчунавање температуре споја, а грешка ће бити велика.

Термички отпор Θја има јаку корелацију са овим параметрима

У исто време, коришћење формуле Тј=Тц плус Θјц*Пд за мерење температуре Тц шкољке чипа помоћу инфрацрвене камере, а затим израчунавање Тј није баш тачно. Θја и Θјц које је дао произвођач може бити више за нас да проценимо термичке перформансе чипа и упоредимо га са другим чиповима.

У параметрима неких чипова биће ΨЈТ и ΨЈБ. Ова два параметра нису прави топлотни отпор. Метода коју користе произвођачи чипова за тестирање ΨЈТ и ΨЈБ је веома блиска окружењу примене стварног уређаја, тако да се може користити за процену температуре споја. Такође га је усвојила индустрија и може се видети да су ова два параметра мања од Θја и Θјц, па је под истом потрошњом енергије температура споја израчуната са Θја већа од стварне температуре .

ΨЈТ се односи на спој до врха пакета, параметар од споја до омотача пакета, формула за израчунавање је Тј=Тц плус ΨЈТ*Пд, Тц је температура омотача чипа. ΨЈБ, односи се на параметре споја на плочу, споја на штампану плочу, формула за прорачун је: Тј=Тб плус ΨЈБ*Пд, Тб је температура ПЦБ плоче.

ΨЈТ и ΨЈБ се могу користити за израчунавање температуре споја

Термички дизајн

Термички дизајн је исти као и ЕМЦ проблем, најбоље га је решити у раној фази, иначе ће касније исправљање бити веома проблематично. У раној фази пројектовања разматрају се структура, слагање ПЦБ-а, распоред, декорација итд., а у каснијој фази разматрају се материјали за расипање топлоте.