元器件熱阻和熱特性辨析

admin 2016-05-29

最近在寫熱分析和熱設計的章節，把一些材料整理出來給大家分享一下，與原文有些差距，增加多樣性，呵呵。
首先看英文的指引，是指JESD51中關于熱阻和熱特性參數的表格定義。

Theta (θ)、Psi (Ψ)的定義
熱阻劃分
θJA是結到周圍環境的熱阻，單位是°C/W。θJA取決于 IC封裝、電路板、空氣流通、輻射和系統特性，通常輻射的影響可以忽略。θJA專指自然條件下的數值。

器件說明書中的ΦJA是根據JESD51標準給出的，其標準環境是指將器件安裝在較大的印刷電路板上，并置于1立方英尺的靜止空氣中。因此說明書中的數值沒有太大的參考價值。

θJC是結到管殼的熱阻，管殼可以看作是封裝外表面的一個特定點。θJC取決于封裝材料(引線框架、模塑材料、管芯粘接材料)和特定的封裝設計(管芯厚度、裸焊盤、內部散熱過孔、所用金屬材料的熱傳導率)。

注意θJC表示的僅僅是散熱通路到封裝表面的電阻，因此θJC總是小于θJA。θJC表示是特定的、通過傳導方式進行熱傳遞的散熱通路的熱阻，而θJA則表示的是通過傳導、對流、輻射等方式進行熱傳遞的散熱通路的熱阻。

θCA是指從管殼到周圍環境的熱阻。θCA包括從封裝外表面到周圍環境的所有散熱通路的熱阻。注意，如果有散熱片，則可分為θCS和θSA。
θJA = θJC + θCA

θJB是指從結到電路板的熱阻，它對結到電路板的熱通路進行了量化。通常θJB的測量位置在電路板上靠近封裝處。θJB包括來自兩個方面的熱阻：從IC的結到封裝底部參考點的熱阻，以及貫穿封裝底部的電路板的熱阻。
以上三個熱阻的對比圖：

熱特性
Ψ和θ之定義類似，但不同之處是Ψ 是指在大部分的熱量傳遞的狀況下，而θ是指全部的熱量傳遞。在實際的電子系統散熱時，熱會由封裝的上下甚至周圍傳出，而不一定會由單一方向傳遞，因此Ψ之定義比較符合實際系統的量測狀況。

ΨJB是結到電路板的熱特性參數，單位是°C/W。熱特性參數與熱阻是不同的。與熱阻θJB測量中的直接單通路不同，ΨJB測量的元件功率通量是基于多條熱通路的。由于這些ΨJB的熱通路中包括封裝頂部的熱對流，因此更加便于用戶的應用。

ΨJT是衡量結溫和封裝頂部溫度之間的溫度變化的特征參數。當封裝頂部溫度和功耗已知時，ΨJT有助于估算結溫。