Проектирование интегральных микросхем. Шелохвостов В.П - 101 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Последовательность теплового расчета включает следующие этапы.
1. Определение теплового сопротивления при различных соотношениях между размерами источников тепла
и теплоотвода.
При плоскопараллельном тепловом потоке (рис. 5.3.1, а) тепловое сопротивление определится по формуле
R
т
= {(h
п
/ γ
п
) + (h
к
/ γ
к
)} × (1/S), (5.3.11)
где γ
п
и γ
к
– коэффициенты теплопроводности материала подложки и клея, Вт/(м⋅°С); h
п
и h
к
– толщина подложки и
клеевого слоя, соответственно; S – площадь контакта тепловыделяющего элемента с подложкой.
При уменьшении размеров источника тепла (рис. 5.3.1, б) эффективность теплоотвода повышается, а тепловое
сопротивление уменьшается. Тепловое сопротивление в этом случае определится по формуле
R
т. эф
= R
т
γ (q, r), (5.3.12)
где q = l / 2h; r = b / 2h; l и b – линейные размеры источника теплоты,
h = h
п
+ h
к
. (5.3.13)
Значения функций γ (q, r) для нескольких конструкций корпусов и нескольких геометрических соотношений
размеров приведены в прил. 2.
2. Определение перегрева элементов, НК и области p–n-перехода НК, а также корпуса за счет рассеиваемой
ими мощности:
Θ
э
= P
э
R
т. эф
; (5.3.14)
Θ
нак
= P
нак
R
т. эф
; (5.3.15)
Θ
вн
= P
нак
R
т. вн
; (5.3.16)
Θ
к
= P
∑
R
к
, (5.3.17)
где R
т. нк
– внутреннее тепловое сопротивление НК (их значения для различных бескорпусных транзисторов
приведены выше и в [2]); Θ
нк
– перегрев области p–n-перехода НК относительно подложки; Θ
э
и Θ
нк
– перегрев
элемента и НК, определяемые как разность между их температурой и средней температурой поверхности
корпуса; Θ
к
– перегрев корпуса относительно температуры окружающей среды; P
э
и P
нк
– мощность,
рассеиваемая соответственно элементами и НК; P
∑
– суммарная мощность, рассеиваемая ГИМС; R
к
– тепловое
сопротивление корпуса, составляющее
R
к
= 1/ (S
т
α), (5.3.18)
где S
т
– площадь теплового контакта подложки с корпусом (площадь монтажной площадки); α – коэффициент
теплопроводности, значения α приведены выше и в [2].
3. Определение температуры элементов:
T
э
= T
с max
+ Θ
к
+ Θ
э
. (5.3.19)
4. Определение температуры НК:
T
нак
= T
c max
+ Θ
к
+ Θ
нк
+ Θ
вн
. (5.3.20)
5. Проверка выполнения условий:
T
э
< T
max доп
; (5.3.21)
T
нак
< T
max доп
. (5.3.22)
Если рассчитанные температуры T
э
и T
нак
превышают предельно допустимые рабочие температуры, необходимо
заменить навесные компоненты на другие, имеющие более высокий температурный предел работы, или рассмотреть
другие варианты конструктивного исполнения ГИМС.

Страницы