作者：袁 渊 上海泰齐科技有限公司 http://www.i-tech.com.cn

    引言：上三周（2004-6-21~2004-7-5）我们探讨了部分高速PCB 设计中的电容应用，现在占告一个段落。从这周开始我们探讨高速PCB设计中的热设计。正题

    随着芯片的集成度、功率密度的日愈提高，芯片的温度越来越成为系统稳定工作、性能提升的绊脚石。作为一个合格的电子产品设计人员，除了成功实现产品的功能之外，还必须充分考虑产品的稳定性、工作寿命，环境适应能力等等。而这些都和温度有着直接或间接的关系。数据显示，45%的电子产品损坏是由于温度过高。可见散热设计的重要性。本文主要针对芯片的热设计做简要阐述，希望对您的设计可以起到指导作用。

    芯片厂家提供的芯片Datasheet是我们判断的基础依据，所以如何理解Datasheet的相关参数将是我们进行判断的第一步。下面将对Datasheet中常用的热参数逐一说明。

一、 Datasheet中和散热有关的几个重要参数

    P--芯片功耗，单位W（瓦）。功耗是热量产生的直接原因。功耗大的芯片，发热量也一定大。

    Tc--芯片壳体温度，单位℃。

    Tj--结点温度，单位℃。随着结点温度的提高，半导体器件性能将会下降。结点温度过高将导致芯片工作不稳定，系统死机，最终芯片烧毁。

    Ta--环境温度，单位℃。

    Tstg--存储温度，单位℃。芯片的储存温度。

    Rja/θja--结点到环境的热阻，单位℃/W。

    Rjc/θjc--结点到芯片壳的热阻，单位℃/W

    Ψjt--可以理解为结点到芯片上表面的热阻。当芯片热量只有部分通过上壳散出的时候的热阻参数。

    LFM--风速单位，英尺/分钟。

    认识了这些参数，接下来我们来学习如何使用他们。

二、 如何判断芯片温度是否过高

    Datasheet提供的热参数一般有下面几种形式：

    提供最大Ta、Tj、P--早期的芯片Datasheet一般都是这种。理论上我们只需要保证芯片附近的环境温度不超过这个指标就可以保证芯片可以正常工作。但是实际并非如此。Ta这个参数是按照JEDEC标准测试而得。JEDEC标准是这样定义的：把芯片置于一块3X4.5英寸的4层PCB中间，环境温度测试探头距离这块PCB的板边缘12英寸。可见我们产品几乎不可能满足这种测试条件。因此，Ta在这里对我们来说，没什么意义。在这种情况下保守的做法是：保证芯片的壳体温度Tc﹤Ta-max，一般来说芯片是可以正常工作的。>br>
    直接提供Tc-max--这种情况相对较少，处理也相对简单。只需保证Tc﹤Tc-max即可。>br>
    提供Tj、Rjc/θjc、P--近2年来，随着热设计的重要性不断提高，大部分的芯片资料都会提供上述参数。基本公式如下：

Tj=Tc+Rjc*P

    只要保证Tj﹤Tj-max即可保证芯片正常工作。

    归根结底，我们只要能保证芯片的结点温度不超过芯片给定的最大值，芯片就可以正常工作。

    下周将讲述如何设计芯片的散热，使它能正常工作。

    未完待续！

    2004-7-11晚