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，温度必须保持在最大允许范围以下。

• 电子封装的总热阻可以分为三个级别:元件级、封装级和系统级。

• 为了改善电子封装中的冷却，建议降低内部热阻，从而增强封装内的热流。

为了提高性能，可靠性,电子产品成本在美国，建议将更多数量的元件或电路合并到单个外壳或封装中。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师的主要关注点。将几个电路集成成一个单一的封装，如PCB的挑战热管理电子器件中的技术与传热。

在本文中，我们分析了热阻对传热和热管理的影响，以更好地保护电子设备。

定义热传递中的热阻

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中起着重要作用。在电子设备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范围以下，如热阻、冷却剂流速和模块功率。

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，其中T为温差(℃)，q为传热速率(瓦)，R为热阻(℃/W):

传热中的热阻值因设备的范围和应用而不同。用于电话、个人电脑和消费电子产品的低功率封装的特点是具有很高的热阻。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，并具有较低的热阻值。

不同程度的热阻

在电子封装中，热量从元件接点传递到终端散热器。总热阻决定了传热路径中的结温。

电子封装的总热阻根据传热路径可分为三个等级。分类等级为:

• 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。

• 封装层-外部热阻，由reext表示，是在封装层，并提供了从外壳表面到某些参考点的热传递阻力。这个参考点可以是环境温度、PCB的边缘或液冷冷板。

• 系统级热阻是热阻的最后一个阶段。这一阶段的重点是从冷却剂到散热器的热传递。

内部和外部热阻在传热中的作用

在电子封装中，内部和外部热阻控制器件结温。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。

为了适当的热管理和热传递，应选择内部和外部热阻的组合，使其允许指定的功率和结温值。内部和外部热阻受冷却机制和封装设计的影响。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。

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

在电子封装中，热阻对传热的影响是显著的。冷却方法、包装设计和所选择的材料对于建立内部和外部热阻都至关重要。如果热管理的选择不正确，内部和外部热阻的组合将无法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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