造成这种情形的紧张缘故原由包括:电子器件尺寸缩小导致的自散热减少、电路板组装高密度、事情环境的环境温度升高以及实现高速运行所产生的功率损耗增加。这些趋势推动了对具有最佳热性能的表面贴装封装的需求。下图是在1W耗散功率下，几种贴片功率MOSFET管的温度比较图表。
紧张表面贴装MOSFET的芯片温度比拟
芯片温度取决于封装的物理配置和器件的内部构造。设备的功耗、印刷电路板的安装条件和环境条件都会影响设备的热负荷。因此，该当把稳的是，芯片温度随着负载条件的变革而不断变革。显然，设备必须在最大额定值范围内利用。
常日温度越高，半导体器件的寿命越短。为了保持器件的可靠性，通过热设计来降落芯片温度非常主要。下面先容几种非常有效的热设计的技巧。
1）通过利用散热器来降温。散热器将热量从热源传导到空气中。材料的选择，翅片设计和表面处理是决定散热器性能的成分之一。散热器常日由金属制成，如铝，易于加工，相对便宜。阳极氧化涂层(一种用于在铝表面形成氧化层的电解钝化过程)许可散热器更有效地散热。此外，铝的导热性受加工方法的影响。常见的鳍型包括直鳍和针鳍。散热器的表面积越大，传热性能越好，降落芯片温度的效果越好。下图显示了带有1毫米和2毫米厚铝翅片的散热器的热阻与表面积曲线。可以从这些曲线中读出一个散热器的近似热阻。散热器的热特性数据可在其制造商的网站上得到。
在上图中，热阻与功率、温度的关系为:(Rth(j-cf)+Rth(cf-a))× P= (Tj - Ta)因此，Rth(cf-a) =((Tj - Ta))/P)- Rth(j-cf)当Tj=120℃，Ta=50℃，P=10 W, Rth(j-cf)= 0.5℃/W(忽略器件与散热器之间的打仗热阻)时，打算出Rth(cf-a)为6.5℃/W。因此，利用Rth(cf-a)低于6.5°C/W的散热器可以知足热性能哀求。根据上图，如果利用一个2毫米厚的铝翅片，这个散热器的表面积变成大约70平方厘米。
2）可以增加PCB板的层数来降温。下图显示了利用两块不同层数的电路板进行芯片温度丈量的结果。在这次丈量中，我们利用了双面冷却的DSOP封装，从封装的两侧去除热量，并实验了不同的TIM厚度。对付所有TIM厚度，四层板上的芯片温度低于标准单层板上的芯片温度。由于我们在两块板上利用了相同的散热器，因此可以认为是板构造的不同导致了芯片温度的差异。
多层板对芯片温度的影响
3）可以通过添加热通孔来改进板的热性能。热通孔是在板上钻一个孔，通过将具有高导热性的金属(如铜)电镀到孔桶中而使板导电。热通孔供应了从板的顶部到底部表面的热路径，增加了散热的面积。此外，热通孔可以很随意马虎地创建热传导路径到附在板背面的散热器。对付空间关键型板来说，利用热通孔进行散热是必不可少的。常日，热通孔的直径约为0.3毫米。在电镀过程中，较小的过孔随意马虎导致层之间的错位。相反，较大的过孔可能会导致焊料在电路板组装过程中流入过孔，从而减少器件上焊料的润湿，从而增加热阻。下图显示了不同数量热通孔的SOP封装的芯片温度丈量结果。热通孔越多，芯片温度越低。
E-PAD下方的热通孔的放置与温度的关系
还应把稳半导体器件周围热过孔的支配。下图显示了漏孔内部和周围不同散热孔支配的芯片温度丈量结果。具有一排外围通孔的器件的芯片温度略低于没有外围通孔的器件。然而，在器件周围多增加一排外围通孔无助于进一步降落芯片温度。这表明外围通孔在降落芯片温度方面不如E-PAD下方的通孔有效。热通孔和散热器的结合利用更有效。
期间周围热通孔的放置与芯片温度的关系
4）减少器件之间的热滋扰。当多个发热设备安装在一块板上时，会产生热滋扰，这取决于它们之间的间隔。将两个将被加热到高温的设备近间隔放置时该当心，由于在热滋扰的情形下，它们的温度会进一步升高。下图显示了两个中央间隔为11mm的器件。右边的柱状图比较了仅操作设备A和同时操作设备A和B的情形下的热阻。这些热阻值是根据温度丈量打算出来的。柱状图显示，当两个器件同时事情时，热滋扰导致热阻增大。
热滋扰对热阻的影响
下图显示了三个器件并排放置时的温度，中央间隔为11mm。当A和B同时事情而没有散热器时，它们的芯片温度超过85℃。当A和C相距较远时，它们的芯片温度没有达到85℃。如本例所示，两个靠近放置的设备可能会受到相称大的热滋扰。如果温度升高超过预期，设备可能会破坏。为防止热滋扰，应将产生大量热量的设备放置在尽可能远的地方。此外，利用散热器和其他冷却设备也很主要。散热器有助于降落芯片温度，从而降落设备之间的热滋扰。
热滋扰:设备到设备间隔的影响
下图显示了一个有六个器件的电路板，以及它们同时事情时封装顶部表面的温度。这块板的背面附有一个散热器。如图右柱状图所示，热通孔和散热器有助于降落每个器件的芯片温度。但是，中间的设备B和设备D的温度比其他设备的温度高。这表明在热源之间的装置应加以把稳。
事情时各器件表面温度
5）增大覆铜覆盖面积。芯片温度也可以通过增加铜箔面积来降落。下图为PCB板(25.4 mm × 25.4 mm, t = 1.6 mm, Cu走线厚度= 70 μm，单走线层)上改变铜覆面积时芯片温度的变革。PCB上没有热通孔，在铜覆盖率为98%和33%的电路板之间，芯片温度相差约30°C。可见在散热方面，铜覆面积越大的板越好。
电路板上铜箔覆盖率与芯片温度的关系
以上便是本篇对如何降落功率半导体器件温度先容，请敬关注下一章节内容，也可以在评论区写下你的不雅观点或想要关注的内容。
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