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2021.09.22 热设计

热阻数据:热阻和热特性参数的定义

电子设备中半导体元器件的热设计

本文将介绍上一篇文章中提到的实际热阻数据θJA和ΨJT的定义。

θJA和ΨJT的定义。

先温习一下上一篇中的部分内容:

・θJA(℃/W):结点-周围环境间的热阻
・ΨJT(℃/W):结点-封装上表面中心间的热特性参数

为了便于具体理解这两个概念,下面给出了表示θJA和ΨJT的示意图。

JEDEC規格 JESD51に基づく、ジャンクション-周囲環境間熱抵抗θJA(℃/W)、およびジャンクション-パッケージ上面中心間熱特性パラメータθJT(℃/W)を示す模式図

θJA是从结点到周围环境之间的热阻,存在多条散热路径。ΨJT是从结点到封装上表面中心的热特性参数。

此外,还定义了结点与封装上表面之间的热阻θJC-TOP和结点与封装下表面之间的热阻θJC-BOT,如下图所示。请注意,θJC-TOP和ΨJT之间存在细微差别,即“封装上表面”和“封装上表面中心”的差异。

JEDEC規格 JESD51に基づく、ジャンクションからパッケージ上面間の熱抵抗θJC-TOPと、ジャンクションからパッケージ下面間の熱抵抗θJC-BOTを示す模式図

这些均在JEDEC标准的JESD51中进行了定义。下表中汇总了每种概念的定义、用途及计算公式。

符号 定义 用途 计算公式
θJA 结点与周围环境间的热阻。※1 形状不同的封装之间的散热性能比较。 θJA = (TJ – TA) / P
ΨJT 表示相对于器件整体的功耗P的、结点与封装上表面中心之间的温度差的热特性参数。 估算在实际应用产品(实际散热环境)中的结温。 ΨJT = (TJ – TT) / P
θJC-TOP 结点与封装上表面之间的热阻。散热路径仅在封装的上表面,其他位置均为隔热状态。 用于热传导、热流体仿真等。
也适用于热阻网络法。
θJC-TOP = (TJ – TC-TOP) / P
θJC-BOT 结点与封装下表面之间的热阻。散热路径仅在封装的下表面,其他位置均为隔热状态。 用于热传导、热流体仿真等。
也适用于热阻网络法。
θJC-BOT = (TJ – TC-BOT) / P

※1:环境温度(TA)是指不受测试对象器件影响的位置的周围环境温度。在发热源的边界层的外侧。
※2:θJA和ΨJT是实际安装在JEDEC电路板上时的数据。
※3:θJC-TOP和θJC-BOT根据JESD51-14(TDI法)标准测试。

关键要点:

・热阻和热特性参数在JEDEC标准的JESD51中进行了定义。

・每种热阻和热特性参数均有对应的基本用途,计算时使用相应的热阻和热特性参数进行计算。