1、半導(dǎo)體器件和IC封裝溫度的衡量源于TI的AN:SPRA953B1. ja： Junction to ambient jma: Junction to Moving AirJunction到ambient的熱阻是ja，這個(gè)參數(shù)的測(cè)量需要在滿足JEDEC的EIA/JFSD 51的實(shí)驗(yàn)條件下去測(cè)量，才有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。所以通常情況是除非測(cè)試條件明確標(biāo)注，否則一般不用ja。ja的測(cè)試步驟：（根據(jù)EIA/JFSD 51-1）a. IC要焊接在一個(gè)既可以散熱又可以測(cè)量溫度的試驗(yàn)臺(tái)上。b. 測(cè)量溫度的傳感器要先校準(zhǔn)。c. 封裝或者測(cè)試板要放在靜止的空氣(ja)或者流動(dòng)的空氣(jma)環(huán)境中。d. 知道芯片耗散

2、的功率有多少。e. 達(dá)到穩(wěn)態(tài)之后再去測(cè)量結(jié)溫。f. 測(cè)試的環(huán)境溫度和測(cè)試的結(jié)溫之間的誤差除以耗散的功率就是ja，單位是/W。1.1 ja不僅僅受封裝的影響，還受到很多其他系統(tǒng)特性的影響，比如電路的布局。測(cè)試板相當(dāng)于一塊散熱片，而芯片放在不同的板材上，那么散熱的效果不同，測(cè)試得到的ja也是不同的。實(shí)際上， 在靜態(tài)空氣中按照J(rèn)EDEC的標(biāo)準(zhǔn)去測(cè)試的ja，芯片產(chǎn)生的熱量有7095%是通過測(cè)試板消散的，而不是通過芯片的表面去散熱的。因此不能使用下面的公式去計(jì)算：下表列出了在所有材料都相同的情況下，各個(gè)因素對(duì)ja的影響：由于ja并不是芯片封裝本身的特性，而是已經(jīng)將封裝、PCB和其他外在因素也考慮在內(nèi)，因

3、此可以用于和其他公司的芯片進(jìn)行比較。1.2 測(cè)試電路板的影響一個(gè)單層板和一個(gè)4層板對(duì)比，對(duì)于同樣的封裝的芯片，溫差最大達(dá)到了50%。如下圖所示：可見，不同封裝的芯片，1層板的溫度都要比4層（2層信號(hào)2層功率）板高。1.3 芯片大小的影響芯片內(nèi)部的封裝的焊盤大小對(duì)于ja的影響是雙倍的。一方面，它能把芯片內(nèi)部的能量從比較熱的點(diǎn)傳播到更廣的范圍內(nèi)，另一方面，它又可以將熱量更好地傳遞到芯片的引腳和焊球上，之后再傳導(dǎo)到PCB上。下圖顯示的是芯片尺寸對(duì)溫度的影響，可以看到，尺寸不同，溫度相差可以達(dá)到8倍。1.41.5 緯度緯度不同，環(huán)境也會(huì)不一樣。1.6 環(huán)境溫度ja會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而變化。TI的溫度

4、實(shí)驗(yàn)室顯示，在環(huán)境溫度從0度到100度變化時(shí)，ja會(huì)有1020%的提高，ja在100度時(shí)，比在0度的環(huán)境溫度下要提高了20%左右。1.7 Power Dissipation當(dāng)封裝的功耗增倍時(shí)，ja可能會(huì)增加3%左右。封裝的溫度越高，芯片向周圍散熱的效率越高。2. jc和jaja=ja+ca。但是這個(gè)式子現(xiàn)在已經(jīng)沒有太大意義了，在過去芯片都是金屬封裝，芯片與PCB板之間沒有太多熱耦合的情況下，可以使用這個(gè)式子，而且可以使用下式來進(jìn)行溫度計(jì)算：這個(gè)公式是沒有太大價(jià)值的，因?yàn)閷?duì)于塑封的芯片，只有很少一部分的能量是會(huì)對(duì)流或者傳遞到封裝的表面，很多的模型中，6095%的熱量都直接傳導(dǎo)到直接與芯片接觸的P

5、CB上。如果直接使用上式去計(jì)算，認(rèn)為所有的熱量都通過芯片外殼散發(fā)出去，那么計(jì)算出來的結(jié)溫要比實(shí)際的結(jié)溫要高。不過在使用散熱片時(shí)，還是要使用jc。其中sa是sink-to-ambient的熱阻，cs表示case-to-sink的熱阻。此時(shí)在計(jì)算sa使用的環(huán)境溫度，測(cè)試點(diǎn)要稍微遠(yuǎn)離散熱片。上面這個(gè)公式比較準(zhǔn)確，因?yàn)閖c比ja要小，這也意味著在使用有效的散熱片時(shí)，熱量都通過芯片的外殼到散熱片散發(fā)出去了。下面這個(gè)公式能夠更精確地表述，不管ja，jc，sa如何組合。（前提是ja是按照當(dāng)前的系統(tǒng)測(cè)試得出的）得到cs的最好方法是通過測(cè)試，如果不方便測(cè)試，那么可以使用下式來計(jì)算3. jt：Junction-t

6、o-top of package這個(gè)參數(shù)可以被用戶用來估算芯片的結(jié)溫，但是僅限于沒有帶散熱片的。如果帶散熱片還是要使用前面的公式去計(jì)算。對(duì)于塑封的來說，可能使用上述公式來估算。一般塑封的jt典型值是 /W，而jc的值在4-15/W。封裝越薄，jt值越小，封裝內(nèi)部有金屬小塊的，其jt值可以接近于0。需要注意的是，jt既與板子的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與空氣的流動(dòng)情況有關(guān)。在測(cè)量殼溫時(shí)，需要注意殼溫定義的是器件top的最熱點(diǎn)的溫度。在大多數(shù)情況下，這個(gè)點(diǎn)是在芯片的表層或者殼子的正中。當(dāng)使用熱電耦去測(cè)試時(shí)，需要注意熱電耦的線徑不能太粗（36(0.127mm)到40(0.0799mm)號(hào)線材，按照AWG標(biāo)準(zhǔn)），如

7、果線徑太粗，熱電耦的線會(huì)從表面?zhèn)鲗?dǎo)一部分熱量走，從而使得被測(cè)量點(diǎn)的溫度偏低，從而影響到上式計(jì)算的結(jié)溫。使用熱電耦來測(cè)試殼溫時(shí)，要使用導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂把熱電耦貼在封裝的表面，環(huán)氧樹脂顆粒的大小不能超過2×2mm。不建議用膠帶把熱電耦粘上去。為了盡可能地減小熱電耦的導(dǎo)熱性，熱電耦的線要沿著對(duì)角線走到PCB板的表面，在離開PCB之前至少走25mm，這樣才可以使用膠帶來固定。使用熱電耦方法不當(dāng)，測(cè)量誤差可能會(huì)有550%。jt并不是一個(gè)真正的熱阻，下面是jt的測(cè)試方法。在測(cè)試過程中，產(chǎn)生的熱量還是按原來的傳遞路徑耗散，但是從芯片傳遞到封裝頂部的實(shí)際熱量是無法測(cè)量的，在這里是假設(shè)全部熱量都傳遞到封裝頂部。不過，因?yàn)樵跍y(cè)試時(shí)候的條件與實(shí)際工作時(shí)候的條件基本相同，即芯片耗散這么多功率，從芯片內(nèi)部傳遞到頂部的熱量是一樣的，因此在這種條件下計(jì)算的jt還是頗有參考價(jià)值的。4. jb: Junction-to-board我們想用junction-to-board或者junction-to-pin的熱阻來代表封裝和板之間的熱阻。但是，實(shí)際上，結(jié)到板之間的熱阻是分布式的，不同的路徑不同的熱阻，比如junction-to-pin-to-board，或者junction-t