作者Andras Poppe, Mentor Graphics, Mechanical Analysis MicReD，布达佩斯，匈牙利
从数据速率到特征尺寸再到LED光输出，在所有固态最高级的提升中，结温很少被讨论。这是因为结温(TJ)是高电流和开关速度的一个不希望但不可避免的副作用。p-n结，无论是CPU芯片上数以百万计的结之一，还是电源LED中唯一的结，都会产生热量。在过去的二十年里，该行业的散热量以数量级增长。虽然更快更好，但更快也更热。
这个例证显示了来自电源LED的热流路径．热测量可以帮助设计人员确定哪种类型的界面材料能最好地传输热量并满足系统设计目标。
这些事实表明，需要全面掌握芯片层面、热界面材料(TIMs)和散热器的热行为。真正的理解需要在实际设备上进行物理测量。在任何电子元件或系统设计过程中，至少有10个理由将热测量作为常规步骤。以下是前五个。
防止产品过早失效的保险
结温测量工具设计用于提供准确的TJ值读数。量化TJ是尽职调查机制的一部分，确保产品设计不会过早失败。它可以帮助您检测未预见的高TJ水平，或者降低驱动设备的电流，或者选择不同的组件。这个动作预先阻止了以后可能发生的故障。
导航完整的热流路径
当开关设备时，测量结温瞬变会产生有用的信息。产生ΔTJ (t)读数的测量可以观察到远超出产热结的热流路径。这假设温度瞬态测量具有足够的精度和分辨率，并对数据进行了严格的后处理。
几乎总是需要从结中除去热量并将其引导到分散介质-通常是周围环境中。使用热瞬态测量，可以检查是否使用了合适的材料来达到这个目的。热测量可以帮助您确保从一系列材料、组件和接口组件中进行选择，并对每个元素进行微调，以最佳地实现系统设计目标。
这个图片显示IGBT器件的表面温度分布安装在风冷翅片上。为了进行这种模拟，Mentor Graphics FloTHERM CFD工具使用了一个由热测量和累积结构函数导出的紧凑模型。
开发紧凑的仿真模型
紧凑模型提供了一种介质，在提供收件人可以用于在应用程序中建模设备的性能特征的同时保留专有组件信息。它从热瞬态测量得到的累积结构函数图开始。当热从它的源(结)传播时，它遇到热电阻(Rth)和电容属性。
热测量设备可以进行测量以支持稳态建模。一个称为RthJC的热电阻值就足够了，其中“JC”表示“连接到外壳”。如果需要一个动态紧凑的LED封装模型，则必须用一个合适的整个连接到外壳热流路径的热阻抗模型来代替简单的RthJC电阻值。
对于跨越多个阶段的cauer型阶梯模型，可以使用累积结构函数的逐步逼近来推导集总热阻和热电容值。
改进和优化库模型
大多数建模环境包括使用已经描述的RC网络方法实现的罐装模型库。但图书馆模型很少反映现实世界组件中可能出现的缺陷。配合表面可能不是平坦的，胶水或润滑脂应用可能是不均匀的，或者材料可能遭受公差堆叠的影响。模型可能过时或不准确。
这些不可预见的问题可能会影响实际的热特性。为避免这种情况，对样品设备进行严格的热测量，以确保库模型与他们声称的声称一样准确，并提供数据以支持模型的任何必要的改进。一些现代工具提供比传统测量系统更好的温度分辨率至少10倍。
在连接到外壳路径的RC模型中，每个电阻器或电容器用一个现在限定的值来象征一个真实的物理特征。
符合新兴行业标准
虽然数据速率和其他特性，具体到皮秒和器件封装是受到严格的合规要求，科学的热规范是几乎不先进的。什么是重要的，热方面的解释，很大程度上留给组件终端用户。
测量个体所谓的“稳态热指标”的热标准已经存在了几十年;经典的JEDEC JESD 51系列只是一个例子。测量和表达热瞬态特性的实用建议正在出现，例如在JEDEC的支持下。在最近的进展,JEDEC JC-15委员会研究了功率半导体中连接到外壳热电阻测量的瞬态方法，并于2010年11月发布了JESD51-14标准，标题为“半导体器件连接到外壳热电阻测量的瞬态双接口测试方法”。该方法基于热瞬态测量和结构函数，比传统的稳态测量方法具有更高的重复性。JEDEC JC-15委员会正在制定LED热测量的新标准，CIE的不同技术委员会也在进行LED光学测试，包括热测试方面的广泛工作。
此外，单模热指标正在扩展，以包括多模包(如堆叠模)或具有横向安排的SiP。由于这些标准化趋势，热测量(包括热瞬变)可能成为几乎所有使用半导体元件的设计项目的常规部分。
导师图形
www.mentor.com
::设计世界::
了下:有限元分析软件，模拟，软件
告诉我们你的想法!