封裝集成電路的熱阻反映的是參與到散熱過(guò)程中的所有部分在該幾何和物理組合下的特性,。以薄膜集成電路為例,，其發(fā)熱部分是由結(jié)、連線和半導(dǎo)體極化物形成的薄膜層,；從這一層到封裝外表面或者外部的空氣,，參與導(dǎo)熱的部分包括承載這層薄膜的基底硅片、粘接劑,、金屬引線,、填料、金屬托架,、引腳和封殼等等,。
熱阻參數(shù)一般包括結(jié)到空氣、結(jié)到外殼和結(jié)到基板三個(gè)熱阻θja,、θjc 和θjb¹,。
θjc 和θjb 是針對(duì)以外殼為主散熱面和以基板為散熱面加裝散熱器的封裝的；例如頂面壓裝散熱器的BGA 封裝和底面壓接散熱器的TO220 封裝,。利用在散熱面(封裝頂面或底面)上加裝高導(dǎo)熱散熱器形成恒溫面和利用絕熱材料限制其它方向的散熱,，可保證θjc 和θjb 測(cè)定的一致性。θja 測(cè)定不能人為采取措施限制熱流導(dǎo)向,，同時(shí)溫度梯度變化較大的發(fā)熱點(diǎn)附近的微小差異都會(huì)影響熱流的分配,、不容易保證一致性。
θja 是在開(kāi)放空間內(nèi)弱自然對(duì)流或風(fēng)洞強(qiáng)制氣流兩種情況下測(cè)定,；如果不加以說(shuō)明,，則指開(kāi)放空間內(nèi)弱自然對(duì)流條件下測(cè)定的參數(shù)。其公式表達(dá)為：
θja= （Тj-Тa）/Pd
公式中Тj 為芯片的結(jié)溫,，Тa 為環(huán)境溫度,，Pd為在結(jié)區(qū)的發(fā)熱功率。高功率密度或者特別關(guān)注工作溫度的集成電路²一般是利用設(shè)計(jì),、制作在其上的二極管直接測(cè)量結(jié)溫³,、進(jìn)而測(cè)定θja,。一般集成電路采用熱測(cè)試片芯取代實(shí)際的片芯測(cè)定?。測(cè)定時(shí)熱測(cè)試芯片要模仿實(shí)際片芯的情況安裝,。θja 的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)?給出了兩類(lèi)測(cè)試板,，分別對(duì)應(yīng)高覆銅率和低覆銅率印制板的典型情況。包括外露托架在內(nèi)的焊盤(pán)如何處理則是因器件和廠家而不同的,，而焊盤(pán)導(dǎo)熱路徑是無(wú)散熱器封裝集成電路的主要散熱熱流路徑,，也是封裝創(chuàng)新的主要著手點(diǎn)；其不同處理導(dǎo)致θja的測(cè)定值不同,。
S為SGM2019 , L為L(zhǎng)P5951
圖1. 類(lèi)似器件不同θja 標(biāo)稱(chēng)散熱熱像對(duì)比
SGM2019 和LP5951 是封裝,、制程、片芯尺寸和外部電路相同的兩個(gè)LDO 芯片,，其標(biāo)稱(chēng)θja 相應(yīng)為分別為260℃/W和220℃/W?,。為了理解這一差異，設(shè)計(jì)了元件位置和測(cè)試放置全部交錯(cuò)2 個(gè)實(shí)驗(yàn)板以對(duì)比其散熱特性,。圖1 是這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)板的穩(wěn)定熱像,。試驗(yàn)中的8 個(gè)芯片的發(fā)熱功率完全一致；熱像上溫度較低芯片的托架引腳連接的焊盤(pán)是在大面積覆銅上鏤出的,，散熱面積大,。可見(jiàn)單個(gè)引腳的焊盤(pán)設(shè)計(jì)差異就足以引起顯著的表面溫度差異,。進(jìn)一步詳細(xì)觀察可以看到器件位置的靠里,、靠外也使得溫度有所不同；同時(shí),，標(biāo)稱(chēng)散熱較差的SGM2019的表面溫度反而更低一些?,。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)看，這兩個(gè)芯片的散熱能力是非常接近,，并沒(méi)有如其標(biāo)稱(chēng)熱阻所反映的差異,；標(biāo)稱(chēng)差異只能來(lái)源于其測(cè)定板焊接部分的設(shè)計(jì)差異。
1 網(wǎng)上可方便找到有關(guān)封裝集成電路熱阻及其測(cè)量的文章,，大多包括對(duì)SEMI 320-96,、JEDEC JESD51-4 以及MIL883 等標(biāo)準(zhǔn)引用可供參考。
2 例如在大規(guī)模ASIC,、FPGA,、CPU 和高可靠功率器件中。
3 對(duì)二極管施加恒流偏置時(shí),，其正向壓降與其結(jié)溫有明確的,、本征性的線性關(guān)系,。通過(guò)預(yù)先刻度,，可以準(zhǔn)確確定特定恒流偏置時(shí)壓降和溫度的關(guān)系,。
4 更多介紹參考http://www.ieechina.com/upload/books/IC.pdf ，劉君愷,，《IC 封裝熱阻的定義及測(cè)量技術(shù)》,。
5 即SEMI 320-96、JEDEC JESD51-4 以及MIL883 等標(biāo)準(zhǔn),。
6 參數(shù)引用自SGM2019 和LP5951 的公開(kāi)數(shù)據(jù)表,。
7 圣邦微電子公司并不因此測(cè)試調(diào)整其數(shù)據(jù)表參數(shù)。