混合集成電路的熱阻計算
發(fā)布時間:2012/4/24 19:42:48 訪問次數(shù):1837
在設(shè)計功率混合集成電路時CY2305SXC-1HT應(yīng)進(jìn)行熱阻計算,以確定從封裝到器件的結(jié)的溫升。當(dāng)半導(dǎo)體器件的結(jié)溫上升至125℃以上時,器件電參數(shù)發(fā)生熱漂移的風(fēng)險增加,同時器件的可靠性也會降低很快。一般來說,器件結(jié)溫每升高10℃,失效率大約會提高一倍;變壓器、電感器的溫度每升高10℃~12℃,壽命下降50%。因此,為確?煽啃裕瑧(yīng)該計算混合集成電路的熱阻。計算時,需要知道以下參數(shù):
①器件的最大允許結(jié)溫( Tj)。
②最大功艴(PD)。
③電路所處的環(huán)境溫度(TA或Tc)。
④電路中所用各種材料的熱導(dǎo)率(K)。
圖3.2表示混合集成電路中器件組裝后的熱界面和熱通道的電學(xué)模擬。圖3.3給出了三種基于不同粘結(jié)劑厚度的、用于計算熱阻的曲線‘2]。這主要考慮到實際生產(chǎn)中粘結(jié)劑厚度是很難控制的。例如圖3.3中,0.001英寸(25. 4pLm)粘貼厚度曲線表示一個結(jié)構(gòu)的熱阻曲線,這個結(jié)構(gòu)含有一個用0. 001英寸厚充銀環(huán)氧粘結(jié)劑粘接的器件和一個用0. 001英寸厚非導(dǎo)電環(huán)氧粘結(jié)劑粘接的基片。概算時,應(yīng)該使用0. 002英寸(50. 8tLm)厚度的曲線。這些曲線是基于0.010英寸(25. 41um)厚的芯片、0.025英寸(50. 8rum)厚的基片和0.040英寸(101. 6rum)的底座得出的。
電路總熱阻的計算是將各單個熱阻相加,類似于電路分析所用的方法。描述熱傳遞的方程非常復(fù)雜,熱方程的推導(dǎo)可以依據(jù)熱傳遞的傅里葉定律。通常以一個簡化的模型給出熱阻的計算公式,即假定熱是以45。角的方向擴(kuò)散,相當(dāng)于一個截去尖頂?shù)慕鹱炙。依?jù)此假定可以給出熱阻的計算公式為:
在設(shè)計功率混合集成電路時CY2305SXC-1HT應(yīng)進(jìn)行熱阻計算,以確定從封裝到器件的結(jié)的溫升。當(dāng)半導(dǎo)體器件的結(jié)溫上升至125℃以上時,器件電參數(shù)發(fā)生熱漂移的風(fēng)險增加,同時器件的可靠性也會降低很快。一般來說,器件結(jié)溫每升高10℃,失效率大約會提高一倍;變壓器、電感器的溫度每升高10℃~12℃,壽命下降50%。因此,為確保可靠性,應(yīng)該計算混合集成電路的熱阻。計算時,需要知道以下參數(shù):
①器件的最大允許結(jié)溫( Tj)。
②最大功艴(PD)。
③電路所處的環(huán)境溫度(TA或Tc)。
④電路中所用各種材料的熱導(dǎo)率(K)。
圖3.2表示混合集成電路中器件組裝后的熱界面和熱通道的電學(xué)模擬。圖3.3給出了三種基于不同粘結(jié)劑厚度的、用于計算熱阻的曲線‘2]。這主要考慮到實際生產(chǎn)中粘結(jié)劑厚度是很難控制的。例如圖3.3中,0.001英寸(25. 4pLm)粘貼厚度曲線表示一個結(jié)構(gòu)的熱阻曲線,這個結(jié)構(gòu)含有一個用0. 001英寸厚充銀環(huán)氧粘結(jié)劑粘接的器件和一個用0. 001英寸厚非導(dǎo)電環(huán)氧粘結(jié)劑粘接的基片。概算時,應(yīng)該使用0. 002英寸(50. 8tLm)厚度的曲線。這些曲線是基于0.010英寸(25. 41um)厚的芯片、0.025英寸(50. 8rum)厚的基片和0.040英寸(101. 6rum)的底座得出的。
電路總熱阻的計算是將各單個熱阻相加,類似于電路分析所用的方法。描述熱傳遞的方程非常復(fù)雜,熱方程的推導(dǎo)可以依據(jù)熱傳遞的傅里葉定律。通常以一個簡化的模型給出熱阻的計算公式,即假定熱是以45。角的方向擴(kuò)散,相當(dāng)于一個截去尖頂?shù)慕鹱炙。依?jù)此假定可以給出熱阻的計算公式為:
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