热阻定义.pdf

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1、关于热阻本资料，作为客户热量设计时的参考，关于本公司的热阻的各参数定义、测量方法等在此进行解说。■背景通常，芯片的结温(JunctionTemperature)（Tj）每上升10℃，器件的寿命就会大约减为一半，故障率也会大约增大２倍。Si半导体在Tj超过了175℃时就有可能损坏。由此，使用时就必须极力降低Tj，以容许温度（通常80～100℃）为目标进行热量设计。但是，对于功率器件那样的高输出元件，要把Tj抑制在容许温度以下其实是比较困难的，所以通常以规格书里揭载的最高容许温度的80%为基准来设计Tj。另外、即使器件的封装相同，根据器件的芯片尺寸、引线框架的定位

2、尺寸、实装电路板的规格等不同、热阻值也会发生变化，需要特别注意。■定义半导体封装的热阻是指器件在消耗了１[Ｗ]功率时，用芯片和封装、周围环境之间的温度差按以下公式进行计算。TaTc1TjθcaθjaTjTaθjaψjtPdTjTθjcC1jtPdθcaTc2TjTC2TaθjcPd图1封装的热阻表1用語说明项目解说θｊａ结温（Ｔｊ）和周围温度（Ｔａ）之间的热阻ψｊｔ结温（Ｔｊ）和封装外壳表面温度（Ｔｃ1）之间的热阻θｊｃ结温（Ｔｊ）和封装外壳背面温度（Ｔｃ2）之间的热阻θｃａ封装外壳温度（Ｔｃ）和周围温度（Ｔａ）之间的热阻Ｔｊ结温Ｔａ周围温度Ｔｃ1封装外壳表面

3、（型号面）温度Ｔｃ2封装外壳背面温度Ｐd最大容许功率Ver.2013-07-23-1-关于热阻■结温(Tj)的验证方法（ψjt已知）用以下的方法可以估算结温(Tj)。①先求IC的功率(P)。②在实际组装时的环境条件下，用放射温度计或热电偶来测量封装表面温度Tc1。③把测得的Tc1代入下式后，就可以算出了。TjjtPTC1如之前讲述的、推荐以Tj的最高容许温度的80%为基准来进行热量设计。注)本公司测定的θja,ψjt是实装到以JEDEC规格为基准的电路板上时的数值，但是根据引脚类型的尺寸、电路板的材质和尺寸、电路板上的布线比率的不同，多少会有些变化，要特别注意

4、。■热阻的测量方法本公司热阻的测量方法是以[JEDEC规格]为基准，在以下表示。[测量电路板]下图是测量电路板的概略图。关于详细信息请查阅EIA/JEDEC规格EIA/JESD51-3/-5/-7。A=76.2mm1mmm铜箔m1m表面m7m.51m背面.3411=2层电路板BG=1.98mmmm4表面.5mA2=m铜箔1H.61A铜箔2E=2.39mmmm3背面D=3.96mm.50.25mm≦A≦0.55mm9=F=74.2mmC4层电路板图2测量电路板概略图实装电路板：EIA/JESD51-3/-5/-7基准、FR-4电路板尺寸：2层114.3×76.2

5、mm、厚度1.57mm、4层(内有铜箔)114.3×76.2mm、厚度1.6mm注）4层电路板的里面使用有铜箔1,2(尺寸：74.2×74.2mm、厚度：35um)。Ver.2013-07-23-2-关于热阻[ＴＥＧ芯片]在本公司为了测量热阻，特别准备了叫ThermalTest-Element-Group（以下称热量TEG）的芯片。它是由电阻元件和二极管构成，电阻元件是作为发热元，二极管则是作为温度传感器使用。以下显示的是抽象图和等价电路图的一例。热阻会根据芯片尺寸发生变动，所以在本公司有3种芯片尺寸。＋芯片抽象图等价电路图図3测量电路板概略图[Ｋ系数]为了求

6、热阻，就必须要知道结温，但是又不能直接测量结温。可是，利用结温和二极管順方向电压(VF)的温度依赖关系，可以得知结温。VF是温度的一次性函数，它的倾斜率称作K系数。K系数TjK[℃/mV]TjTHiTLoVFVFVFVHiVLo(V)VHi:高温时的二极管順方向电压VLo:常温时的二极管順方向电压050100150200[测量环境]环境温度(℃)测量时，为了排除外部风的影响，在亚克力箱中以无风的状态下进行的（图4）。另外，环境温度是用距离PKG中心以下25.4mm的热电偶来测量的。304.8mm测量用PKG152.4mmmmm.84m0.4352mm.7931

7、热电偶図4测量环境概略图Ver.2013-07-23-3-关于热阻[测量电路]IMIHIMvHVFGND图5测量电路图[测量时间]１．在器件加热前，先测量让内部二极管以IM电流(1mA)流动时的VF0值。２．然后给内部电阻以加热电压VH来加热一段时间，等稳定后再测量IH值。３．这时候再测量内部二极管以IM电流流动时的VFSS值。VHIMVFVF0VFSS图6测量电路图注）VH是在最大保存温度（Tstg-max）左右和前后各3点来设定的值。[热阻计算]根据表2可以算出θja和Ψjt。表2热阻的计算公式热阻计算公式[θja计算公式]TjKVFθja[℃／Ｗ]VHI

8、HVHIHVFVF0VFSS[Ψjt计