Оценочные расчеты показали, что эквивалентное термическое сопротивление излучения и конвекции

Оценочные расчеты показали, что эквивалентное термическое сопротивление излучения и конвекции с верхней поверхности кристалла составляет 3700 К/Вт. Учет этого термического сопротивления при расчете эквивалентного термического сопротивления кристалл — основание МКМ приводит к снижению последнего на 1 — 2%.

Рассмотрим последовательно каждый из возможных конструктивно-технологических вариантов монтажа кристаллов на плату.

Наиболее часто используемые исходные данные для расчетной оценки: размер кристалла – 5,3×5,1×0,5 мм3; количество выводов кристалла – 108; коэффициент теплопроводности [Вт/м´К]: кремния – 84; полиимида – 0,04; клеев: КВК-68 – 0,2; К-400 – 0,5; ЭТК-21 – 1,0; «Ирпол»1,7; ЭЧЭ-С – 5; теплорастекателей: АМГЗ — 146; Д16 169; брокерита – 180; меди – 390; ПОС-61 – 50; эвтектики Аи – Si 130; Аl – 202;А12О3-30.

Вариант МПК – монтаж на плату, приклеенную к металлическому основанию. Результаты расчета зависимости термического сопротивления кристалл — основание МКМ от толщины и коэффициента теплопроводности клея под кристаллом показывают, что при изменении толщины клея от 100 до 10 мкм и коэффициента теплопроводности клея пол кристаллом от 0,2 Вт/м´К (КВК-68) до 1 Вт/м´К (ЭТК-21) эквивалентное термическое сопротивление кристалл — основание микросборки умень­шается не более чем на 40%.

Однако при том же варьировании толщины и коэффициента теплопроводности клея как под кристаллом, так и под столбами, эквивалентное термическое сопротивление кристалл – основание микросборки изменяется до 40%.

Значительный интерес представляет исследование зависимости термического сопротивления кристалл – основание МКМ от количества (топологического шага) и сечения столбов (размера сквозных паяных переходов многослойной платы под кристаллом). Результаты расчета показывают, что при изменении количества столбов под кристаллом от 9 до 25 (шаг столбов 1,5; 1,25 и 1,0 мм соответственно) и сечения столбов от 50×50 до 250×250 мкм2 эквивалентное термическое сопротивление кристалл – основание МКМ изменяется от 139,6 до 35,1 К/Вт, примерно в 4 раза. Оптимальное сечение для теплостока наблюдается при размере столба более 160 мкм в диапазоне шага столбов 1,0 – 1,5мм и высоте столбов 0,5 — 2,5 мм (приводимое максимальное значение высоты столбов соответствует созданию плат, состоящих до 30 уровней коммутационной разводки).

В диапазоне оптимальных сечений столбов при шаге столбов 1,0 и 1,25 мм основной теплосток от кристалла на основание происходит по паяным каналам под кристаллом, так как термосопротивление по выводам кристалла весьма высокое (примерно на 40 — 50% выше, чем термосопротивление по столбам).

Как указывалось ранее, установку кристалла на плату можно выполнить рабочей («лицевой») стороной кристалла либо вверх, либо вниз. Термосопротивление в первом конструктиве характеризуется несколько меньшими (до 7%) значениями. Зная условия эксплуатации МКМ, рабочую температуру основания и способ установки кристалла, можно по графикам определить максимально допустимую мощность кристалла. Если заданная (рабочая) мощность кристалла выше максимально допустимой, то необходимо изменить способ монтажа кристалла, обеспечив меньшее термосопротивление кристалл – основание МКМ.

Вариант МПСП — монтаж на плату, припаянную к металлическому основанию.Результаты расчета зависимости термического сопротивления кристалл – основание МКМ от коэффициента теплопроводности клея при фиксированной толщине клея) под кристаллом показывают, что при изменении коэффициента от 0,2 Вт/м´К (КВК-68) до 5 Вт/м´К (ЭЧЭ-С) эквивалентное термическое сопротивление уменьшается на 14,5%. При этом увеличение X> 1,5 Вт/м´К не вносит заметных изменений в тепло вой режим монтажного узла.

Результаты расчета зависимости термического сопротивления от количества и сечения столбов под кристаллом (рис.2) показывают, что при изменении количества столбов от 9 до 25 и сечения столбов от 50×50 до 250×250 мкм2 эквивалентное термическое сопротивление кристалл — основание уменьшается более чем на порядок. Этот фактор влияет на эквивалентное термическое сопротивление гораздо больше, чем в варианте МПК, и в основном определяет значени

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector