热阻数据:JEDEC标准及热阻测量环境和电路板

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从本文开始将会介绍热阻数据。首先介绍热阻相关的JEDEC标准和热阻测试相关的内容。
JEDEC标准
 
JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)是一个推动半导体元器件领域标准化的行业组织。半导体制造商以及电力电子领域的从业者不可避免地会涉及到很多行业标准。作为大原则,无论热相关的项目还是其他项目,其测试方法和条件等都要符合行业标准。其原因不言而喻:因为如果方法和条件各不不同,就无法比较和判断好坏。
在JEDEC标准中,与“热”相关的标准主要有两个:
JESD51系列: 包括IC等的封装的“热”相关的大多数标准。
JESD15系列: 对仿真用的热阻模型进行标准化。
JESD51系列中具有代表性的热标准如下:
 
JESD51 概述
JESD51-1 测试TJ的ETM测试法和瞬态热测试的方法(Dynamic/Static法)
JESD51-2A IC封装的热测试用自然对流环境(Still Air)
JESD51-3 SMP封装测试用低导热系数电路板
JESD51-4 热测试用TEG芯片的标准
JESD51-5 内置散热部件(FIN等)的封装的测试电路板标准
JESD51-6 IC封装的热测试用强制对流环境(Moving Air)
JESD51-7 SMP封装测量用高导热系数电路板
JESD51-14 具有一维散热路径的封装的Rthjc测试法
热阻测试环境
 
JESD51-2A中规定了热阻测试环境。以下是符合JESD51-2A的热阻测试环境示例。
 
1
 
通过将测量对象置于亚克力箱内,使其处于Still Air(静态空气)状态,消除周围大气流动的影响,测试对象处于自然空冷状态。此外,通过始终将测试对象设置在同一位置,来确保测试的高再现性。
热阻测试电路板
 
对于用来测试热阻的电路板也有规定。
JESD51-3/5/7中规定了通常被称为“JEDEC板”的电路板。下面是其中一个示例:
 
2
 
热阻数据基本上要按照标准规范来获取,通常都明确规定了需要遵循的标准。
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SPICE模拟器和SPICE模型

本文将介绍基于Spice的模拟器和SPICE模型的下载地址。还是实际试用一下更容易理解。由于这些软件在通用的PC和OS条件下即可运行,所以请先尝试使用一下。

何谓SPICE

近年来,利用软件进行仿真的技术已经在电子电路的设计和评估中得到广泛应用。这其中也是有诸多原因的。例如,随着运行和信号的高速化,加之电子元器件的小型化和表面贴装趋势等,以往使用面包板的评估方式已经越来越不现实。然而,能够简便且迅速地确认运行情况和特性、能够以几乎最佳的条件进入实际评估、能够减少试制次数等开发成本和周期,是比什么都重要的关键所在。为了应对这种情况并满足这类需求,电子元器件制造商们纷纷提供仿真用的元器件数据,并推出很多被称为“模拟器”的仿真软件。

表面温度测量:热电偶 的固定方法

・将热电偶的测量端(连接端)固定到IC等封装上的方法有两种:①使用聚酰亚胺(PI)胶带等;②使用环氧树脂粘结剂。 ・JEDEC推荐使用环氧树脂粘结剂的方法。 ・除了热电偶测量端的固定方法外,导线的处理也会影响到测量结果,因此应沿着发热源敷设导线。

表面温度测量:热电偶的种类

・在测量已安装的半导体元器件的表面温度时,通常多使用热电偶。 ・在本文中使用一等标准K型热电偶和AWG38导线。

热阻数据:估算TJ时涉及到的θJA和ΨJT -其2-

正如上一篇中介绍过的,由于ΨJT是一个表示相对于器件整体的功耗的、结点与封装顶面中心之间的温度差的热特性参数,因此可以用来推算实机中实机工作状态下的TJ。然而,有一些实际工作条件会影响θJA和ΨJT,并会影响它们在TJ估算过程中的有效性。下面举几个例子来探讨它们各自的特性和有效性。