IC的熱相關參數: 熱阻與熱特性參數

2022/10/03閱讀時間約 2 分鐘
熱阻(Thermal resistance)是一個將熱傳導以類似歐姆定律的方式表達,簡單好記因而獲得廣泛流傳,但是也因此遭到誤用的狀況也是層出不窮。
而熱阻本身的用意是為了讓不同公司的產品在熱表現上有可比性,因此放在相同的測試板上進行測量。測試方法在JEDEC51-1~51-11的文件上有嚴格的定義。
於是首先要先理解:

1. 熱阻不是電阻,他本身受到很多因素影響,基本上不是定值。

你以為的熱阻是:
實際上的熱阻是:

2.因為他本身不是定值,想要用他來根據

回推你家系統條件下的 Junction Temperature需要非常小心,首先,任兩個位置都可以拿來算R,可以有Rja, Rjb, Rjc, R.....。不要看到Datasheet上有R就都覺得一樣。再來就是因為不同對流條件的R很可能不一樣,例如大部分datasheet上的R值是在still air的狀況下測的,如果要用在強制對流的環境下,其值都會有一定的落差。落差大小則根據R值類型不同,例如Rja (junction to ambient)受到的影響就一定會比Rjb (junction to board)來的大。

3.在不考慮環境條件下,至少有三個因素強烈影響熱阻測量值:PCB 設計,pad size,內部封裝結構。

而影響重要性: PCB設計> pad size >內部封裝結構
因此在解讀熱阻資料的時候最好是不要超譯,50C/W 可以預期比 55C/W的IC涼個10%,但是請不要拿他回推室溫25C下晶片會如何如何,你的板子有87%的機率跟test coupon長不一樣,然後你的系統又有87%的機率長得跟JEDEC的測試環境不一樣。
為了實用性,JEDEC又另外定義出了所謂的熱特性參數(Characterization Parameter)。
這個參數的用途就真的是讓使用者可以根據測量溫度回推Juction Temperature,其中又分成從封裝表面(Junction-to-top),以及從PCB(Junction-to-board)。
但是說是這樣,以上的影響在這裡還是存在,也就是說他的測量值跟底下PCB是幾層板,PAD設計...等等因素還是息息相關。
熱阻和熱特性參數雖然在單位上是一樣的,但熱阻有它的物理意義而熱特性參數只是測量值的關係式,因此反而熱特性參數能用來回推,熱阻只能定性分析用。
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