本文的关键要点
如果将会发热的ic安装得过于密集,就会发生热干扰并导致温度升高。
根据所容许的最大tj求得所需的θja,并估算其所需的散热面积。
本文将介绍在表面贴装应用中,如何估算散热面积以确保符合tj max,以及与热相关的元器件布局注意事项。
元器件配置与热干扰
随着近年来对小型化的需求日益高涨,对电路板也提出了要尽可能小的要求,使元器件的安装密度趋于增高。但是,对于发热的元器件来说(在这里是指ic),需要将电路板当作散热器,因此也就需要一定的面积来散热。如果不能确保相应的面积,就会导致热阻升高,发热量增加。此外,如果发热的ic彼此靠近安装,它们产生的热量会相互干扰并导致温度升高。
下图就是表面贴装ic的散热路径和发热ic密集安装时的散热情况示意图。
ic产生的热量沿水平方向(面积)和垂直方向(电路板厚度)传导并消散。但是如果将ic安装得很密集,特别是水平方向的热量会互相干扰,热量很难散发出来,因此最终会导致温度升高。
散热所需的电路板面积估算
在表面贴装应用中,为了获得ic能够确保符合tj max的热阻,就需要有与其相应的散热面积。此外,避免热干扰也很重要。下图是防止热干扰所需的间距示意图。至少在满足这一点后,再根据θja与铜箔面积的关系图估算所需的散热面积。
如图所示,至少需要ic端面到板面的45°直线不干涉的间距。接下来,求使用条件下所需的θja。
条件示例:ic功耗=1w,最高环境温度ta(ht)=85℃,最大容许tj值=140℃
从右图中可以看出,要想使θja为55℃/w,需要500mm2以上的铜箔面积。
就是这样通过确保避免热干扰的间隔和所需的散热面积,来考虑最终的ic布局。
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