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電子產品選導熱硅膠片散熱是為什么?

2017/09/13

  經常有人會問“設計中涉及的板子做熱測試了沒有”,答曰“不用測,我摸了一遍,這板子上沒有感覺燙的器件”。如此理解,大錯矣。舉例說明:某兩款筆記本電腦,某款A廠家的鍵盤,摸著溫溫的,不熱;另一款B廠家的,摸著鍵盤發燙。我暗忖之,到底這兩款哪家的散熱更好?A家的殼體不熱,兩種可能,一種是人家低功耗做得好,結溫也不高;第二種是散熱做得很差,結溫很高,但隔熱做得好,散不出來,有燒毀的巨大風險。另一種B廠家的鍵盤發熱自然也是兩種可能,一是散熱做得好,結溫和殼溫差不很多,摸著外面很燙,但里面其實也就那樣了,問題不大;第二種是外面熱,里面更熱,那才叫個怕怕。
  以上二均為一線大品牌,而且還是中國電子展的???我相信,他們都是很好的筆記本電腦,于是由此推理也就得出一個結論:單從器件表面的溫度是不能判斷出結溫的,而使器件燒壞的是結溫;因此單靠摸的手感來判斷器件值得做熱測試是錯誤的。那到底該如何做呢?
  對MCU、驅動器件、電源轉換器件、功率電阻、大功率的半導體分立元件、開關器件類的能量消耗和轉換器件,熱測試都是必須的。不論外殼摸起來熱不熱。熱測試分兩種方式,接觸式和非接觸式,接觸式的優點是測量準確,但測溫探頭會破壞一點器件的散熱性能,畢竟要緊貼器件表面影響散熱;非接觸式尤其是紅外測溫,誤差大,其測溫特點是只能測局部范圍內的最高溫度點。
  但這些測試測出的僅僅是殼體表面溫度,結溫是不能被直接測得的,只能再通過△T = Rj * Q 計算得出。其中,△T是硅片上的PN結到殼體表面的溫度差(Tj-Ts),Ts即是測得的殼體溫度,單位℃,Rj是從PN結到殼體表面的熱阻,從器件的dadasheet上可以查到,單位℃/W,Q是熱耗,單位W,對能量轉換類的器件,(1-轉換效率)*輸入功率就是熱耗,對非能量轉換器件,即一般功能性邏輯器件,輸入電功率約等于熱耗。
  如此,結溫可以很容易的推算得出,如果(結溫,輸入電功率)的靜態工作點,超出了器件負荷特性曲線的要求,則該器件的熱設計必須重新來過。如此反復多次,直到器件的靜態工作點滿足負荷特性曲線的有效工作范圍,則熱設計和熱測試通過。
  記得曾在電子元件技術網SNS社區被人在空間留言提問,我們傳導散熱都是采取加散熱片的方式加速散熱,可殼體表面加了散熱片,散熱片又有熱阻,豈不是加大了對散熱的阻礙?初看此問題,愣怔片刻,似乎極其有理,但深究下可發現其中的問題,熱阻不是僅僅有形的物體才有,無形的物質照樣有熱阻,比如空氣。器件散熱到空氣中,其熱阻鏈路包括:PN結-殼表面的熱阻、殼表面到散熱片的接觸熱阻、導熱硅膠片本身的熱阻、導熱硅膠片表面到空氣的基礎熱阻、導熱硅膠片外的局部環境到遠端機箱外的風道的熱阻,加裝了導熱硅膠片后,從表面來看,導熱硅膠片的熱阻算是新增加進來的,但如果不加的話,機殼將直接與空氣進行熱交換,這兩者間的熱阻可就大大增加了,通過加了導熱硅膠片片,加大了散熱面積,意思是說,其實:殼-空氣之間接觸熱阻>>(殼-散熱片接觸熱阻+導熱硅膠片熱阻+散熱片-空氣的接觸熱阻)
  由此可以看出,加了導熱硅膠片,大大減小了散熱通道的總熱阻,對電子產品的散熱有很大貢獻的和幫助。

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