半導(dǎo)體器件和IC封存溫度的衡量

半導(dǎo)體器件和IC封裝溫度的衡量源于TI的AN:SPRA953B1.θja：Junctiontoambientθjma:JunctiontoMovingAirJunction到ambient的熱阻是θja，這個(gè)參數(shù)的測(cè)量需要在滿(mǎn)足JEDEC的EIA/JFSD51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θja。θja的測(cè)試步驟：（根據(jù)EIA/JFSD51-1）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。測(cè)量溫度的傳感器要先校準(zhǔn)。封裝或者測(cè)試板要放在靜止的空氣(θja)或者流動(dòng)的空氣(θjma)環(huán)境中。知道芯片耗散的功率有多少。達(dá)到穩(wěn)態(tài)之后再去測(cè)量結(jié)溫。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θja，單位是℃/W。1.1θja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θja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θja，芯片產(chǎn)生的熱量有70~95%是通過(guò)測(cè)試板消散的，而不是通過(guò)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)θja的影響：由于θja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(jiàn)，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(pán)大小對(duì)于θja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θja會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而變化。TI的溫度實(shí)驗(yàn)室顯示，在環(huán)境溫度從0度到100度變化時(shí)，θja會(huì)有10~20%的提高，θja在100度時(shí)，比在0度的環(huán)境溫度下要提高了20%左右。1.7PowerDissipation當(dāng)封