电子封装中热阻对传热和热管理的影响

关键的外卖

• 在电子设备的冷却过程中，在最坏的操作条件下，温度必须保持在允许的最大限度以下。

• 电子封装的总热阻可分为三个级别:元件级、封装级和系统级。

• 为了改善电子封装的冷却，建议减小内部热阻，这将增强封装内的热流。

为了提高性能，可靠性,电子产品成本在美国，最好将更多的元件或电路合并到一个单独的外壳或封装中。由于电路被限制在更小的空间和更高的功率密度，热的产生和散热是设计者的主要关注点。将多个电路集成到一个包中，如PCB，是一个挑战热管理电子器件的技术与传热。

本文分析了热阻对传热和热管理的影响，以更好地保护电子器件。

定义传热中的热阻

对于集成电子封装的热分析或传热分析，热阻是一个重要的参数，因为它在实现冷却机制时起着重要作用。在电子设备的冷却过程中必须满足的一个关键标准是，在最坏的操作条件下，温度必须保持在最大允许的限度以下，如热电阻、冷却剂流量和模块功率。

所有的电子电路封装都可以用热阻．由于我们可以把热流的扩散与电荷的运动联系起来，热阻类似于电阻。热阻方程如下:T为温差，单位为℃，q为传热率，单位为瓦，R为热阻，单位为℃/W:

传热中的热阻值因设备的使用范围和应用场合的不同而不同。用于电话、个人电脑和消费电子产品的低功率封装的特征是非常高的热阻。计算机大型机和超级计算机具有较高的部件功耗和功率密度，其特点是热阻值较低。

不同程度的热阻

在电子封装中，热量从元件结传递到末端散热器．总热阻决定了传热路径中的结温。

根据传热路径的不同，电子封装的总热阻可分为三个等级。分类水平:

• 元件级在元件级，有一个内部热阻，用Rint表示。它是对从结或任何其他电路元件到元件外壳外表面的热量流动的阻力。

• 包装层—外部热阻，用reext表示，位于包装层，对从外壳表面到某些参考点的热传递提供阻力。这个参考点可以是环境温度、PCB边缘或液冷冷板。

• 系统级热阻是热阻的最后阶段。这一阶段主要关注从冷却剂到散热器的热传递。

内外热阻在传热中的作用

在电子封装中，内部和外部热电阻决定着器件结的温度。总热阻由Rint和reext之和给出，其值随封装功率密度的增大而减小。

为了进行适当的热管理和传热，应选择内部和外部热阻的组合，以允许指定的功率值和结温。内部和外部热阻受冷却机制和包装设计的影响。这表明了热管理和冷却系统选择在控制电子封装温度中的重要性。

为了改善电子封装的冷却，建议减小内部热阻，这将增强封装内的热流。减小外部热阻可以改善热流从包装的外表面到冷却介质。

热阻对电子封装中传热的影响是显著的。冷却方法、包装设计和材料的选择都是建立内外热阻的关键。如果热管理的选择不正确，则内外热阻组合将不能满足电子封装的温度约束。在设计高功率密度的电子封装时，要仔细选择热管理和冷却机制，以确保可靠和高效的性能。

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