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散熱設計

散熱設計. 散熱，主要就是要降低熱阻，增加熱流動， 讓 IC 介面的工作溫度維持在適當範圍內。 被動式散熱：改變材料的性質、尺寸、配置。 由並聯熱阻得知，一個大熱阻並 聯一個小熱阻，其等效熱阻會小 於小熱阻。 主動式散熱：加裝散熱片、風扇、熱管、熱電 冷卻元件。. 晶片和氧化鋁基板接觸區圖 (1% 接觸、 99% 間隙空氣 ). Si. 晶片. 空氣. d. 氧化鋁基板.

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  1. 散熱設計 散熱，主要就是要降低熱阻，增加熱流動， 讓IC介面的工作溫度維持在適當範圍內。 被動式散熱：改變材料的性質、尺寸、配置。 由並聯熱阻得知，一個大熱阻並 聯一個小熱阻，其等效熱阻會小 於小熱阻。 主動式散熱：加裝散熱片、風扇、熱管、熱電 冷卻元件。

  2. 晶片和氧化鋁基板接觸區圖(1%接觸、99%間隙空氣)晶片和氧化鋁基板接觸區圖(1%接觸、99%間隙空氣) Si 晶片 空氣 d 氧化鋁基板

  3. T Si R R 接觸區 間隙區 T Al O 2 3 晶片和氧化鋁基板接觸區的等效熱阻圖 1% 99%

  4. 已知IC晶片和氧化鋁陶瓷基板封裝，因氧化鋁表面粗糙造成凹凸不平高度d=20um，接觸面積1cm2，只有1%實際接觸、99%為間隙充滿空氣。已知IC晶片和氧化鋁陶瓷基板封裝，因氧化鋁表面粗糙造成凹凸不平高度d=20um，接觸面積1cm2，只有1%實際接觸、99%為間隙充滿空氣。 IC晶片與氧化鋁基板溫度差為 ΔT=TSi-TAl2O3=10OC， 熱阻為 R接觸區=d/(0.01xAxK氧化鋁)=20x10-6/(0.01x1x10-4x22) =0.91 OC / W R間隙區=d/(0.99xAxK空氣)=20x10-6/(0.99x1x10-4 x0.026)=7.77 OC / W

  5. 等效熱阻為 Reff=0.91x7.77/(0.91+7.77)=0.81 OC / W 由晶片傳到氧化鋁基板的熱量為 Q=ΔT/Reff=10/0.81=12.28 W

  6. 如果用導熱膠將間隙填滿， R間隙區=d/(0.01xAxK導熱膠)=20x10-6/(0.99x1x10-4 x1.1)=0.18 OC / W 等效熱阻為 Reff=0.91x0.18/(0.91+0.18)=0.15 OC / W 由晶片傳到氧化鋁基板的熱量仍為12.28 W 溫度差為 ΔT=QxReff=12.28x0.15=1.85 OC 晶片的溫度藉由使用導熱膠散熱而降低了8.15 OC

  7. PBGA封裝之電路板內藏熱貫孔示意圖 被動式散熱

  8. Flip Chip PBGA封裝從晶片到散熱器之間使用導熱膠、銅片、銲錫等來降低熱阻(增加熱流) 主動式散熱

  9. 晶片內藏微流道之示意圖 主動式散熱

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