技術(shù) \\ 熱阻和散熱的基礎(chǔ)知識(shí)：傳熱和散熱路徑

熱量通過(guò)物體和空間傳遞。傳遞是指熱量從熱源轉(zhuǎn)移到他處。
三種熱傳遞形式

    熱傳遞主要有三種形式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。

   ? 輻射：通過(guò)電磁波釋放熱能。

散熱路徑

     產(chǎn)生的熱量通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的方式經(jīng)由各種路徑逸出到大氣中。以“半導(dǎo)體元器件的熱設(shè)計(jì)”為主題，在這里將以安裝在印刷電路板上的IC為例進(jìn)行說(shuō)明。

    熱源是IC芯片。該熱量會(huì)傳導(dǎo)至封裝、引線框架、焊盤和印刷電路板。熱  量通過(guò)對(duì)流和輻射從印刷電路板和IC封裝表面?zhèn)鬟f到大氣中?？梢允褂脽嶙璞硎救缦拢?

    上圖右上方的IC截面圖中，每個(gè)部分的顏色與電路網(wǎng)圓圈的顏色相匹配（例如芯片為紅色）。芯片溫度TJ通過(guò)電路網(wǎng)中所示的熱阻達(dá)到環(huán)境溫度TA。

   采用表面安裝的方式安裝在印刷電路板（PCB）上時(shí)，紅色虛線包圍的路徑是主要的散熱路徑。

具體而言，熱量從芯片經(jīng)由鍵合材料（芯片與背面露出框架之間的粘接劑）傳導(dǎo)至背面框架（焊盤），然后通過(guò)印刷電路板上的焊料傳導(dǎo)至印刷電路板。然后，該熱量通過(guò)來(lái)自印刷基板的對(duì)流和輻射傳遞到大氣中（TA）。

    其他途徑還包括從芯片通過(guò)鍵合線傳遞到引線框架、再傳遞到印刷基板來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流和輻射的路徑，以及從芯片通過(guò)封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流和輻射的路徑。

如果知道該路徑的熱阻和IC的功率損耗，則可以通過(guò)給出的熱歐姆定律來(lái)計(jì)算溫度差（在這里為TA和TJ之間的差）。

    如本文所講，所謂的“熱設(shè)計(jì)”，就是努力減少各處的熱阻，即減少?gòu)男酒酱髿獾纳崧窂降臒嶙瑁?.終TJ降低并且可靠性提高。

    熱阻是表示熱量傳遞難易程度的數(shù)值。是任意兩點(diǎn)之間的溫度差除以兩點(diǎn)之間流動(dòng)的熱流量（單位時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的熱量）而獲得的值。熱阻值高意味著熱量難以傳遞，而熱阻值低意味著熱量易于傳遞。

    熱阻的符號(hào)為Rth和θ。Rth來(lái)源于熱阻的英文表達(dá)“thermal resistance”。

單位是℃/W（K/W）。

熱歐姆定律

    可以用與電阻幾乎相同的思路來(lái)考慮熱阻，并且可以以與歐姆定律相同的方式來(lái)處理熱計(jì)算的基本公式。

    因此，就像可以通過(guò)R×I來(lái)求出電位差⊿V一樣，可以通過(guò)Rth×P來(lái)求出溫度差⊿T。

    關(guān)鍵要點(diǎn)：

  * 熱阻是表示熱量傳遞難易程度的數(shù)值。

  * 熱阻的符號(hào)為Rth和θ，單位為℃/W（K/W）。

  * 可以用與電阻大致相同的思路來(lái)考慮熱阻。