温度对电路工作和物理结构的影响
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任何电子器件和电路都不可避免地伴随有热量的产生,要提高电子产品的可靠性以及电性能,就必须使热量的产生达到最小程度。
电子封装的发展趋势是不断减小的尺寸和提高性能,将会对散热设计提出更高的要求。
温度对电路的影响:
升高有源器件温度通常会改变它的电学性能。
大部分设计者都认识到在有缘硅器件中,温度每升高10摄氏度,漏电电流就会加倍。
降低这些器件的温度就可以减少漏电流的影响。
改变无源元件的温度通常会改变它们的数值,如果温度很高,很可能造成电参数元件永久劣化或完全失效。
因此,为了满足电路的电性能和热性能的要求,设计人员必须对每个元器件进行热模拟和电模拟,并反复设计以获得所需的性能。
温度对物理结构的影响:
材料有热胀冷缩的性能。
材料在膨胀和收缩时受到约束就会产生热应力。
如果我们将铜热沉和金属化的陶瓷基板焊接在一起,在温度循环过程中,一系列的加热和冷却过程交替进行,铜将会以比陶瓷更高的速率膨胀和收缩,但却受到了约束。
经过一段时间和重复的温度循环之后,这种约束将会导致热沉弯曲、焊接失效、陶瓷翘曲或者陶瓷完全失效和开裂。
为了减少或者消除这种热应力需要选择合适的材料并减少由器件自身发热引起的温度变化。