元器件IC表面貼裝的散熱面積估算和注意事項

 電子設備中半導體元器件的熱設計

    本文的關鍵要點
    如果將會發熱的IC安裝得過于密集，就會發生熱干擾并導致溫度升高。
    根據所容許的TJ求得所需的θJA，并估算其所需的散熱面積。
    到目前為止，我們已經介紹過使用熱阻和熱特性參數來估算TJ的方法。本文將介紹在表面貼裝應用中，如何估算散熱面積以確保符合TJ max，以及與熱相關的元器件布局注意事項。

    元器件配置與熱干擾
    隨著近年來對小型化的需求日益高漲，對電路板也提出了要盡可能小的要求，使元器件的安裝密度趨于增高。但是，對于發熱的元器件來說（在這里是指IC），需要將電路板當作散熱器，因此也就需要一定的面積來散熱。如果不能確保相應的面積，就會導致熱阻升高，發熱量增加。此外，如果發熱的IC彼此靠近安裝，它們產生的熱量會相互干擾并導致溫度升高。

    下圖就是表面貼裝IC的散熱路徑和發熱IC密集安裝時的散熱情況示意圖。

    IC產生的熱量沿水平方向（面積）和垂直方向（電路板厚度）傳導并消散。但是如果將IC安裝得很密集，特別是水平方向的熱量會互相干擾，熱量很難散發出來，因此終會導致溫度升高。
    散熱所需的電路板面積估算

    在表面貼裝應用中，為了獲得IC能夠確保符合TJ max的熱阻，就需要有與其相應的散熱面積。此外，避免熱干擾也很重要。下圖是防止熱干擾所需的間距示意圖。至少在滿足這一點后，再根據θJA與銅箔面積的關系圖估算所需的散熱面積。

    如圖所示，至少需要IC端面到板面的45°直線不干涉的間距。接下來，求使用條件下所需的θJA。

    條件示例：IC功耗=1W，環境溫度TA(HT)＝85℃，容許TJ值＝140℃。

    就是這樣通過確保避免熱干擾的間隔和所需的散熱面積，來考慮終的IC布局。