详解芯片的结温

在阅读半导体器件的Datasheet时，我们经常可以看到很多温度值，结温度，外壳温度，环境温度等等。本人在网上查阅了一些相关资料，在此做简要说明。一份典型的关于半导体温度相关参数的说明如下图所示。

背景
通常，芯片的结温(Junction Temperature)（Tj）每上升10℃，器件的寿命就会大约减为一半，故障率也会大约增大２倍。Si 半导体在Tj 超过了175℃时就有可能损坏。由此，使用时就必须极力降低Tj，以容许温度（通常80～100℃）为目标进行热量设计。但是，对于功率器件那样的高输出 元件，要把Tj 抑制在容许温度以下其实是比较困难的，所以通常以规格书里揭载的最高容许温度的80%为基准来设计Tj。另外、即使器件的封装相同，根据器件的芯片尺寸、 引线框架的定位尺寸、实装威廉希尔官方网站 板的规格等不同、热阻值也会发生变化，需要特别注意。
定义
半导体封装的热阻是指器件在消耗了１[Ｗ]功率时，用芯片和封装、周围环境之间的温度差按以下公式进行计算。

其中

项目	解说
θｊａ	结温（Ｔｊ）和周围温度（Ｔａ）之间的热阻
ψｊｔ	结温（Ｔｊ）和封装外壳表面温度（Ｔｃ 1）之间的热阻
θｊｃ	结温（Ｔｊ）和封装外壳背面温度（Ｔｃ 2）之间的热阻
θｃａ	封装外壳温度（Ｔｃ）和周围温度（Ｔａ）之间的热阻
Ｔｊ	结温
Ｔａ	周围温度
Ｔｃ 1	封装外壳表面（型号面）温度
Ｔｃ 2	封装外壳背面温度
Ｐd	最大容许功率

结温(Tj)的验证方法（ψjt 已知）
用以下的方法可以估算结温(Tj)。

• 先求IC 的功率(P)。
• 在实际组装时的环境条件下，用放射温度计或热电偶来测量封装表面温度Tc1。
• 把测得的Tc1 代入下式后，就可以算出了。
  

如之前讲述的、推荐以Tj 的最高容许温度的80%为基准来进行热量设计。
注)θja,ψjt 是实装到以JEDEC 规格为基准的威廉希尔官方网站 板上时的数值，但是根据引脚类型的尺寸、威廉希尔官方网站 板的材质和尺寸、威廉希尔官方网站 板上的布线比率的不同，多少会有些变化，要特别注意。