芯片散热的热传导计算(图)
散热片计算方法
征热传导过程的物理量在图3的导热模型中,达到热平衡后,热传导遵循傅立叶传热定律:Q=K·A·(T1-T2)/L (1)式中:Q为传导热量(W);K为导热系数(W/m℃);A 为传热面积(m2);L为导热长度(m).(T1-T2)为温度差.热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,表示为:R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A(2)对于单一均质材料,材料的热阻与材料的厚度成正比;对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大,但不是纯粹的线形关系.对于界面材料,用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适,热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积,表示如下:Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3)表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件.导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率,是衡量固体热传导效率的固有参数,与材料的外在形态和热传导过程无关,而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量.芯片工作温度的计算如图4的热传导过程中,总热阻R为:R=R1+R2+R3 (4)式中:R1为芯片的热阻;R2为导热材料的热阻;R3为散热器的热阻.导热材料的热阻R2为:R2＝Z/A (5)式中:Z为导热材料的热阻抗,A为传热面积.芯片的工作温度T2为:T2＝T1+P×R (6)式中:T1为空气温度;P为芯片的发热功率;R为热传导过程的总热阻.芯片的热阻和功率可以从芯片和散热器的技术规格中获得,散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到,从而可以计算出芯片的工作温度T2.实例下面通过一个实例来计算芯片的工作温度.芯片的热阻为1.75℃/W,功率为5W,最高工作温度为90℃,散热器热阻为1.5℃/W,导热材料的热阻抗Z为5.8℃cm2/W,导热材料的传热面积为5cm2,周围环境温度为50℃.导热材料理论热阻R4为:R4＝Z/A＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W(7)由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100%的结合,会存在一些空气间隙,因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻.假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60%,则实际热阻R3为:R3＝R4/60%＝1.93℃/W(8)总热阻R为:R=R1+R2+R3=5.18℃/W (9)芯片的工作温度T2为:T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃ (10)可见,芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃,处于安全工作状态.如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度,那就需要重新选择散热性能更好的散热器,增加散热面积,或者选择导热效果更优异的导热材料,提高整体散热效果,从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内(作者:方科 )转载欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求。
芯片散热解决方案
芯片散热解决方案篇一：利用PCB散热的要领与IC封装策略利用PCB散热的要领与IC封装策略引言半导体制造公司很难控制使用其器件的系统。
但是，安装IC的系统对于整体器件性能而言至关重要。
对于定制IC 器件来说，系统设计人员通常会与制造厂商一起密切合作，以确保系统满足高功耗器件的众多散热要求。
这种早期的相互协作可以保证 IC 达到电气标准和性能标准，同时保证在客户的散热系统内正常运行。
许多大型半导体公司以标准件来出售器件，制造厂商与终端应用之间并没有接触。
这种情况下，我们只能使用一些通用指导原则，来帮助实现一款较好的 IC 和系统无源散热解决方案。
普通半导体封装类型为裸焊盘或者 PowerPADTM 式封装。
在这些封装中，芯片被贴装在一个被称作芯片焊盘的金属片上。
这种芯片焊盘在芯片加工过程中对芯片起支撑作用，同时也是器件散热的良好热通路。
当封装的裸焊盘被焊接到PCB 后，热量能够迅速地从封装中散发出来，然后进入到PCB 中。
之后，通过各 PCB 层将热散发出去，进入到周围的空气中。
裸焊盘式封装一般可以传导约 80% 的热量，这些热通过封装底部进入到 PCB。
剩余 20% 的热通过器件导线和封装各个面散发出去。
只有不到 1% 的热量通过封装顶部散发。
就这些裸焊盘式封装而言，良好的 PCB 散热设计对于确保一定的器件性能至关重要。
Fig. 1： PowerPAD design showing thermal path 可以提高热性能的 PCB 设计第一个方面便是 PCB 器件布局。
只要是有可能，PCB 上的高功耗组件都应彼此隔开。
这种高功耗组件之间的物理间隔，可让每个高功耗组件周围的 PCB 面积最大化，从而有助于实现更好的热传导。
应注意将 PCB 上的温度敏感型组件与高功耗组件隔离开。
在任何可能的情况下，高功耗组件的安装位置都应远离 PCB 拐角。
更为中间的 PCB 位置，可以最大化高功耗组件周围的板面积，从而帮助散热。
芯片发烧怎么办热阻及散热 ppt课件
SOT-89
210
SOT-223
150
TO-252-2(l)/TO-252-2 (2)/
TO-252-2 (3)/70-252-2 (4)
128
°C W
不同的芯片封装有不同的散热途径
在芯片发烧怎么震破諜及FCOB熱傳向下方PCB的比例分別為85% ，88%以及95%。
丿
3 .影响芯片温度的其它因素
如：使用1117 LDO,输入5V,输出3. 3V, 电流200mA；判
断是否有问题
查得:223封装的LDO, 0jc = 33 °C,0ca=150 ° C ,
Tj=150 °C 计算PD= (5-3.3) *0.200 = 0.34W
TC = 45 (假设环境温度)+0.34*150=96 ° C Tj= 96+33*0.34=107.2<150 ° C
Lead frame D ie
S our ce , Gate M oun tin g Pad (N on - Thermal Path)
M o lded Package
Case Refer en ce f or thermal c oup le in &UC Eeasuem on t
芯片发烧怎
1 f•灰y
s-通风口而积的大小 ， cm2 Q-机柜内总的散热量 ，W H-机柜的高度 ， cm A t=t2-t,一 内部空气温度乌与外部空气温度t,之差 ， °C
芯片发烧怎么办热阻及散热
丿
3 .影响芯片温度的其它因素
⑨常用的仿真软件 Fluent公司开发的IcePAK Flomer ics公司开发的 Flotherm
发散元件上方尽量不要放高大元件 ，影响散热； 利用风扇散热； 电视机两侧开孔作用不大；
散热片计算方法
征热传导过程的物理量在图3的导热模型中,达到热平衡后,热传导遵循傅立叶传热定律:Q=K·A·(T1-T2)/L (1)式中:Q为传导热量(W);K为导热系数(W/m℃);A 为传热面积(m2);L为导热长度(m).(T1-T2)为温度差.热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,表示为:R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A (2)对于单一均质材料,材料的热阻与材料的厚度成正比;对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大,但不是纯粹的线形关系.对于界面材料,用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适,热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积,表示如下:Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3)表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件.导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率,是衡量固体热传导效率的固有参数,与材料的外在形态和热传导过程无关,而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量.芯片工作温度的计算如图4的热传导过程中,总热阻R为:R=R1+R2+R3 (4)式中:R1为芯片的热阻;R2为导热材料的热阻;R3为散热器的热阻.导热材料的热阻R2为:R2＝Z/A (5)式中:Z为导热材料的热阻抗,A为传热面积.芯片的工作温度T2为:T2＝T1+P×R (6)式中:T1为空气温度;P为芯片的发热功率;R为热传导过程的总热阻.芯片的热阻和功率可以从芯片和散热器的技术规格中获得,散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到,从而可以计算出芯片的工作温度T2.实例下面通过一个实例来计算芯片的工作温度.芯片的热阻为1.75℃/W,功率为5W,最高工作温度为90℃,散热器热阻为1.5℃/W,导热材料的热阻抗Z为5.8℃cm2/W,导热材料的传热面积为5cm2,周围环境温度为50℃.导热材料理论热阻R4为:R4＝Z/A＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W (7)由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100%的结合,会存在一些空气间隙,因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻.假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60%,则实际热阻R3为:R3＝R4/60%＝1.93℃/W (8)总热阻R为:R=R1+R2+R3=5.18℃/W (9)芯片的工作温度T2为:T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃(10)可见,芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃,处于安全工作状态.如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度,那就需要重新选择散热性能更好的散热器,增加散热面积,或者选择导热效果更优异的导热材料,提高整体散热效果,从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内(作者:方科)转载。
芯片热阻公式(一)
芯片热阻公式(一)芯片热阻公式1. 什么是芯片热阻？芯片热阻（Thermal Resistance）是指芯片导热效果的一个物理量。
它表示通过芯片的单位面积上的热量与单位温度差之间的比值。
2. 芯片热阻公式芯片热阻公式如下所示：Rθ = (Tj - Ta) / P其中，•Rθ: 芯片热阻（单位为°C/W）•Tj: 芯片温度（单位为°C）•Ta: 环境温度（单位为°C）•P: 芯片功率（单位为W）3. 举例说明电子设备热管理在电子设备中，芯片热阻是非常重要的一个参数，它决定了芯片在工作过程中的温度变化。
若芯片热阻过高，会导致芯片温度过高，降低电子器件的性能以及寿命。
例如，假设一个芯片的环境温度为35°C，功率为2W，而芯片热阻为2°C/W。
根据芯片热阻公式计算，我们可以得到：Rθ = (Tj - Ta) / PRθ = (Tj - 35°C) / 2W2°C/W = (Tj - 35°C) / 2WTj - 35°C = 4°CTj = 39°C因此，该芯片的温度为39°C。
优化芯片散热设计芯片热阻公式可以帮助工程师优化芯片的散热设计。
通过在设计阶段考虑芯片热阻，可以选择合适的散热材料以及散热方式，来降低芯片的温度。
合理的散热设计可以提高芯片的性能以及可靠性。
例如，假设一个芯片的环境温度为30°C，功率为5W，而芯片热阻为°C/W。
我们希望降低芯片的温度至30°C以下。
Rθ = (Tj - Ta) / P°C/W = (Tj - 30°C) / 5WTj - 30°C = °CTj = °C根据计算结果，芯片温度为°C。
如果我们希望芯片温度降低至30°C以下，可以尝试使用更好的散热材料或者改变散热方式，以降低芯片热阻。
芯片的导热计算公式
芯片的导热计算公式在现代电子设备中，芯片是一个非常重要的组成部分。
它负责处理和存储数据，因此需要保持良好的工作状态。
然而，随着芯片的运行速度和功耗的增加，其产生的热量也在不断增加，这就需要对芯片的导热性能进行有效的计算和优化。
导热是指热量在物质中传递的过程，而芯片的导热性能则是指芯片在工作时将产生的热量传递到外部环境的能力。
为了更好地了解芯片的导热性能，我们可以通过计算公式来进行分析和评估。
芯片的导热计算公式可以用来计算芯片的热阻和热传导率，从而评估其导热性能。
其中，热阻是指芯片在传递热量时所产生的阻力，而热传导率则是指芯片材料传递热量的能力。
通过计算这两个参数，我们可以更好地了解芯片的导热性能，并采取相应的措施来进行优化。
芯片的热阻可以通过以下公式来计算：R = (T1 T2) / P。
其中，R表示热阻，T1表示芯片的工作温度，T2表示外部环境的温度，P表示芯片产生的热功率。
通过这个公式，我们可以计算出芯片在不同工作条件下的热阻，从而评估其导热性能。
另外，芯片的热传导率可以通过以下公式来计算：k = Q / (A ΔT)。
其中，k表示热传导率，Q表示芯片通过导热材料传递的热量，A表示芯片的表面积，ΔT表示芯片表面温度的变化。
通过这个公式，我们可以计算出芯片的热传导率，从而评估其导热性能。
通过以上两个公式的计算，我们可以更好地了解芯片的导热性能，并采取相应的措施来进行优化。
例如，我们可以通过优化芯片的散热结构和材料，来降低其热阻；或者通过选择合适的导热材料，来提高其热传导率。
这些措施可以帮助我们更好地提高芯片的导热性能，从而保证其良好的工作状态。
总之，芯片的导热计算公式可以帮助我们更好地了解芯片的导热性能，并采取相应的措施来进行优化。
通过计算芯片的热阻和热传导率，我们可以评估其导热性能，并采取相应的措施来提高其导热性能。
这对于保证芯片的良好工作状态具有非常重要的意义。
芯片电路热的设计指南
芯片电路热设计指南半导体器件产生的热量来源于芯片的功耗，热量的累积必定导致半导体结点温度的升高，随着结点温度的提高，半导体器件性能将会下降，因此芯片厂家都有规定半导体器件的结点温度。
在普通数字电路中，由于低速电路的功耗较小，在正常的散热条件下，芯片的温升不会太大，所以不用考虑芯片的散热问题。
而在高速电路中，芯片的功耗较大，在正常条件下的散热不能保证芯片的结点温度不超过允许工作温度，因此需要考虑芯片的散热问题。
1、热量传递在通常条件下，热量的传递通过传导、对流、辐射3种方式进行。
传导是通过物体的接触，将热流从高温向低温传递，导热率越好的物体则导热性能越好，一般来说金属导热性能最好；对流是通过物体的流动将热流带走，液体和气体的流速越快，则带走的热量越多；辐射不需要具体的中间媒介，直接将热量发送出去，真空中效果更好。
散热时需要考虑3种传热方式。
例如使用导热率好的材料，如铜、铝及其合金做导热材料，通过增加风扇来加强对流，通过材料处理来增强辐射能力等。
2、简单热量传递模型热量分析中引入一个热阻参数，类似于电路中的电阻。
如果电路中的电阻计算公式为R=ΔE/I，则对应的热阻对应公式为R=ΔT/P（P表示功耗，单位W, ΔT表示温差，单位℃）。
热阻的单位为℃/W，表示功率增加1W时所引起的温升。
考虑集成芯片的热量传递，可以使用如下图形描述高速电路设计中的散热考虑在普通的数字电路设计中，我们很少考虑到集成电路的散热，因为低速芯片的功耗一般很小，在正常的自然散热条件下，芯片的温升不会太大。
随着芯片速率的不断提高，单个芯片的功耗也逐渐变大，例如：Ｉｎｔｅｌ的奔腾ＣＰＵ的功耗可达到25W。
当自然条件的散热已经不能使芯片的温升控制在要求的指标之下时，就需要使用适当的散热措施来加快芯片表面热的释放，使芯片工作在正常温度范围之内。
通常条件下，热量的传递包括三种方式：传导、对流和辐射。
传导是指直接接触的物体之间热量由温度高的一方向温度较低的一方的传递，对流是借助流体的流动传递热量，而辐射无需借助任何媒介，是发热体直接向周围空间释放热量。
芯片散热的热传导计算(图)
芯片散热的热传导计算(图)讨论了表征热传导过程的各个物理量，并且通过实例，介绍了通过散热过程的热传导计算来求得芯片实际工作温度的方法随着微电子技术的飞速发展，芯片的尺寸越来越小，同时运算速度越来越快，发热量也就越来越大，如英特尔处理器3.6G奔腾4终极版运行时产生的热量最大可达115W，这就对芯片的散热提出更高的要求。
设计人员就必须采用先进的散热工艺和性能优异的散热材料来有效的带走热量，保证芯片在所能承受的最高温度以内正常工作。
如图1所示，目前比较常用的一种散热方式是使用散热器，用导热材料和工具将散热器安装于芯片上面，从而将芯片产生的热量迅速排除。
本文介绍了根据散热器规格、芯片功率、环境温度等数据，通过热传导计算来求得芯片工作温度的方法。
图1散热器在芯片散热中的应用芯片的散热过程由于散热器底面与芯片表面之间会存在很多沟壑或空隙，其中都是空气。
由于空气是热的不良导体，所以空气间隙会严重影响散热效率，使散热器的性能大打折扣，甚至无法发挥作用。
为了减小芯片和散热器之间的空隙，增大接触面积，必须使用导热性能好的导热材料来填充，如导热胶带、导热垫片、导热硅酯、导热黏合剂、相转变材料等。
如图2所示，芯片发出的热量通过导热材料传递给散热器，再通过风扇的高速转动将绝大部分热量通过对流（强制对流和自然对流）的方式带走到周围的空气中，强制将热量排除，这样就形成了从芯片，然后通过散热器和导热材料，到周围空气的散热通路。
图2芯片的散热表征热传导过程的物理量图3一维热传导模型在图3的导热模型中，达到热平衡后，热传导遵循傅立叶传热定律：Q=K·A·(T1-T2)/L (1)式中：Q为传导热量（W）；K为导热系数（W/m℃）；A 为传热面积（m2）；L为导热长度（m）。
(T1-T2)为温度差。
热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力，表示为：R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A (2)对于单一均质材料，材料的热阻与材料的厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大，但不是纯粹的线形关系。
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芯片散热的热传导计算(图)
讨论了表征热传导过程的各个物理量，并且通过实例，介绍了通过散热过程的热传导计算来求得芯片实际工作温度的方法
随着微电子技术的飞速发展，芯片的尺寸越来越小，同时运算速度越来越快，发热量也就越来越大，如英特尔处理器3.6G奔腾4终极版运行时产生的热量最大可达115W，这就对芯片的散热提出更高的要求。
设计人员就必须采用先进的散热工艺和性能优异的散热材料来有效的带走热量，保证芯片在所能承受的最高温度以内正常工作。
如图1所示，目前比较常用的一种散热方式是使用散热器，用导热材料和工具将散热器安装于芯片上面，从而将芯片产生的热量迅速排除。
本文介绍了根据散热器规格、芯片功率、环境温度等数据，通过热传导计算来求得芯片工作温度的方法。
图1散热器在芯片散热中的应用
芯片的散热过程
由于散热器底面与芯片表面之间会存在很多沟壑或空隙，其中都是空气。
由于空气是热的不良导体，所以空气间隙会严重影响散热效率，使散热器的性能大打折扣，甚至无法发挥作用。
为了减小芯片和散热器之间的空隙，增大接触面积，必须使用导热性能好的导热材料来填充，如导热胶带、导热垫片、导热硅酯、导热黏合剂、相转变材料等。
如图2所示，芯片发出的热量通过导热材料传递给散热器，再通过风扇的高速转动将绝大部分热量通过对流（强制对流和自然对流）的方式带走到周围的空气中，强制将热量排除，这样就形成了从芯片，然后通过散热器和导热材料，到周围空气的散热通路。
图2芯片的散热
表征热传导过程的物理量
图3一维热传导模型
在图3的导热模型中，达到热平衡后，热传导遵循傅立叶传热定律：
Q=K·A·(T1-T2)/L (1)
式中：Q为传导热量（W）；K为导热系数（W/m℃）；A 为传热面积（m2）；L为导热长度（m）。
(T1-T2)为温度差。
热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力，表示为：
R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A (2)
对于单一均质材料，材料的热阻与材料的厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大，但不是纯粹的线形关系。
对于界面材料，用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适，热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积，表示如下：
Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3)
表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响，而这些因素又与实际应用条件有关，所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件。
导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率，是衡量固体热传导效率的固有参数，与材料的外在形态和热传导过程无关，而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量。
图4芯片的工作温度
芯片工作温度的计算
如图4的热传导过程中，总热阻R为：
R=R1+R2+R3 (4)
式中：R1为芯片的热阻；R2为导热材料的热阻；R3为散热器的热阻。
导热材料的热阻R2为：
R2＝Z/A (5)
式中：Z为导热材料的热阻抗，A为传热面积。
芯片的工作温度T2为：
T2＝T1+P×R (6)
式中：T1为空气温度；P为芯片的发热功率；R为热传导过程的总热阻。
芯片的热阻和功率可以从芯片和散热器的技术规格中获得，散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到，从而可以计算出芯片的工作温度T2。
实例
下面通过一个实例来计算芯片的工作温度。
芯片的热阻为1.75℃/W，功率为5W，最高工作温度为90℃，散热器热阻为1.5℃/W，导热材料的热阻抗Z为5.8℃cm2/W，导热材料的传热面积为5cm2，周围环境温度为50℃。
导热材料理论热阻R4为：
R4＝Z/A＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W (7)
由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100％的结合，会存在一些空气间隙，因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻。
假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60％，则实际热阻R3为：
R3＝R4/60%＝1.93℃/W (8)
总热阻R为：
R=R1+R2+R3=5.18℃/W (9)
芯片的工作温度T2为：
T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃(10)
可见，芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃，处于安全工作状态。
如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度，那就需要重新选择散热性能更好的散热器，增加散热面积，或者选择导热效果更优异的导热材料，提高整体散热效果，从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内。