IC 封装的结至环境热阻如何影响热性能

IC（集成电路）封装的热性能可以通过几个不同的参数来指定，例如 θ JA、θ JB、θ JC、Ψ JT和 Ψ JB。更深入地了解这些参数可以帮助我们更准确地估计我们产品的热性能。有了这些知识，我们就可以避免对我们的设计施加不必要的限制，或者预测从热学角度来看边缘设计的潜在缺陷。

在本文中，我们将了解结点到环境的热阻 θ JA。我们将看到 θ JA可用于比较不同制造商封装的热性能。

热阻表示热量从一处流向另一处的难易程度。或许熟悉（也是误用）的 IC 封装热参数是结到环境的热阻，通常用 θ JA表示。

如果我们有给定系统中使用的 IC的θ JA参数，我们可以使用以下等式轻松计算结温：

TJ=TA+P×θJATJ=TA+P×θJA

在哪里

使用上面的等式，我们可以确定 IC 的允许功耗。例如，如果允许的结温为 150°C，并且 T A =25°C，θ JA =17 °C/W，我们可以得到允许功率：

$${}_{max}=\frac{{}_J?{}_A}{{}_{JA}}=\frac{150?25}{17}=7.35W$$

在具有 θ JA参数的情况下评估设计热性能似乎是一项简单的任务。然而，在应用上述公式来估算特定应用电路板的结温之前，必须充分理解其中的复杂性。

关键是结点到环境的热阻不仅仅是封装的特性。有几个不同的参数会影响 θ JA。

下图显示了自然对流环境中 PCB 上裸露焊盘封装的典型热流模式。

热量流过 PCB 和封装外壳。安装IC的测试板实际上可以起到散热片的作用，焊接到器件的引线上。

改变测试板的特性，例如走线密度和电源/接地层的数量，可以为我们提供不同的 θ JA值。JEDEC 规范为 θ JA测量定义了两种测试板类型：

当我们将电路板类型从 1s 电路板更改为 2s2p 电路板类型时，测量结果可能会大不相同。下图比较了几种不同封装的θ JA变化与电路板类型。

如您所见，电路板类型多可将 θ JA改变 50%。

还有其他几个因素会影响结点到环境的热阻。例如，热阻随高度增加而增加。与在海平面运行的相同设备相比，在 8000 英尺高度运行的设备经历的气压更小，运行时的温度要高 20%。有趣的是，主要的系统设计公司使用压力室来测试其设计在不同海拔高度的热性能。 

热阻也是环境温度的函数。环境温度从 0 °C 升至 100 °C 时，总 θ JA可降低 20%。此外，θ JA会随着给定 IC 中功耗的增加而降低。