热传导封装技术

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为了避免过于理论化，我们从一个实验入手看看功耗与温度之间是如何相互关联的。在14引脚的双列直插式封装外壳里装入一个1欧电阻，电阻的两端连接到引脚7和14，另外还要将一个温度传感器连接到引脚1和2，以便我们能了解封装内的温度。通过改变引脚7和14上的电压，就能够控制封装内的功耗。然后，将这个封装放在温箱内的静止空气中，将环境温度设定为86度F（30℃）而且功耗设定为零。几分钟后，封装里的温度将依然保持在30℃的水平。接着，绘出一个内部温度与功耗的关系曲线。每次读数的间隔时间必须足够让电路重新达到热平衡。图2.23显示了实验结果。

图2.23 一个14引脚塑料双列直插封装内的温度与功耗的关系曲线数据点构成了一条线，预示着每消耗1W能量会使温度上升83℃，温度和功率之间的之一线性关系对所有的逻辑器件封装都具有代表性。图2.24显示了在30℃，70℃和110℃的不同环境温度下的实验结果。温度曲线的斜率在所有的情况下都是相同的，只是起始点有一个偏移量。等于环境温度加上与内部功耗P成比例的偏移量：T结=T环境+θJAP比例常数θJA称为从结到环境的封装热阻。常数θJA这个特征值与管芯在封装内的附着方式、封装材料、封装尺寸以及在任何附加在封装上的特定散热部件的特性相关。

有时制造商会根据封装内的工作方式及其装配方法将热阻分为几个部分。最常用的方式是分别计算从结到容器的温度升高和从容器到外部环境的温度升高。θJA=θJC+θCA制造商之所以采用这种分割法是因为通常我们无法改变θJC，但有许多方法可以影响θCA，外加散热器的制造商提供了详细的文献和技术报告，叙述其产品对于θCA的改进措施。使用专用散热器时，为了预测最大的内部结温，必须得到来自器件封装厂商的θJC数据和来自散热器制造商的θCA数据，以及我们自己计算出的器件总功耗。