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标题: θjc ，θjb，Ψjt， Ψjb几个基础参数比较 [打印本页]

作者: kwen86 时间: 2016-7-1 09:26
标题: θjc ，θjb，Ψjt， Ψjb几个基础参数比较
一般CPU我们做仿真时，基本上可以拿到热阻等参数，功耗可找EE评估出来。但是对于θjc ，θjb，Ψjt， Ψjb几个参数小弟比较困惑。我们一般做双热阻模型时，如果不加散热器的情况下，按照JESD51定义应该用Ψjt， Ψjb。如果有散热器可以用θjc ，θjb。自然散热条件下，我自己按照JESD51定义设置双热阻，出来的结果发现。实际情况正好要和JESD51定义相反才能对上实测数据。也就是说，有散热器的情况下使用Ψjt， Ψjb比较靠谱，因为这个参数比较小。一般θjc ，θjb值较大10以上吧。不知大家做仿真时有无这种情况？欢迎大家他讨论。

作者: scott 时间: 2016-7-1 14:50
θjc ，θjb一般称之为热阻，在JEDEC51标准里，θjc ，θjb的测量时，设法将所有的热量P分别通过芯片的顶部或底部来获得的。以θjc为例，即θjc=DeltaT1/Ptotal。这样获得的DeltaT肯定会比较高，自然θjc也会比较高。

Ψjt，一般称之为热特性参数，该值的测量一般是按总热量从芯片top和bottom两个路径散走，也就是说Ptotal=Ptop+Pbottom，这样Ψjt=DeltaT2/Ptotal。DeltaT2的高低受到Ptop大小的影响，但肯定是小于DeltaT1的。这样的话θjc>Ψjt自然也是肯定的了。

θjb与Ψjb的测量方法与上面一致，这里不再累述；

仿真时一般可以采用实际应用时θjc ，θjb的值来进行建模计算，这样获得的结果虽然会较高，但一般比用Ψjt， Ψjb得来的更有设计余量些。实际测量计算时，可根据具体情况应用Ψjt， Ψjb进行判定。

作者: ckchiang 时间: 2016-7-2 10:26
單已熱阻與熱特性間，最主要的差異在於量測的方式不同，或者說，邊界條件不同。而這者也方便區分應用面的不同。但量測的環境與真實應用的環境亦有所不同。雖然可以用熱阻值與熱特性反推 Junction 溫度，但多少仍存在些差異。

作者: Leonchen 时间: 2016-7-2 21:55
芯片的热阻实际上只是对封装特性做一个概要性的简化。正如scott所言，仿真中一般会采用θjc ，θjb的值来进行建模计算，这种方法更符合可靠性设计的原则。实质上，没有什么热阻参数可以特别准确地反引出具体应用场景中芯片内部的传热路径。ckchiang提及的测试场景不同情形，我个人的理解如下： Ψjt， Ψjb这两个数值，会明显受到实际散热手段的影响。例如，用更大的散热器，上方吹更大的风，将会加大芯片内部到顶部的传热量，此时，Ψjt实际值将大于用小散热器的情景。而θjc ，θjb假定热量单纯从某一个方向将热量全部导出，也是对所有场景而言都是偏保守的，因为极少有场景仅仅单面散热。所以说，从物理实际上说，θjc 、θjb不可能同时正确地反馈出芯片的传热难度。
楼主反馈的，还有两个疑问：
1、拿到的热阻，实在什么功耗状态呢，CPU的工作状态将影响其内部发热点分布，进而间接影响热阻；
2、上述现象，是大量仿真与实测获得的结论，还是某一个案例导致的呢？因为从实际散热路径上推测，JEDS51的规定，更符合实际情况。

Thanks！

作者: ckchiang 时间: 2016-7-2 22:51
非也....小弟我並非此意。這兩種測試方式不同，但分母卻都使用 P，問題就是出在 P 上。以熱阻而言，在熱阻測試中，是要求百分之百通過 Case 或是 Board，但實際上，儘可能趨近，但無法完全。但至少說得過去。但熱特性，就只能讓 P 自由發揮，我不知道實際上是否有一起可以準確量到 P(case) 與 P(Board)，但在熱特上，卻來是除以 P(total)。也就是說，如果針對 Case 或是 Board，那麼用熱阻去評估，如果沒有，那麼用熱特性。現在可好了，測試時，是標準測試版，測試版對測試晶片像是獨享杯，只有晶片享用。但實際應用，相信 Layout 就不同了，並且周圍有其他晶片，與測試時的狀況差異頗大，熱特性是否還適於用來評估，仍有待商榷。但似乎也沒有其他的方法了。

作者: scott 时间: 2016-7-4 08:58
哈哈，题主不吭声，几个老家伙在这里热乎起来了

。

用热阻推测结温的方法绝对是最可靠的方案；用热特性参数时候确实要具体分析下，不然可能会出现太过激进的情况。

诚然，深究起来这些都是无法得到最真实的结温值的。那有些芯片会内嵌sensor可以通过软件实时读取结温，但相信热设计工程师们还是不会相信吧，毕竟软件读值的误差有可能还会更大吧。所以，个人认为，在通常情况下，找一个最可靠安全简便的方案，是最合理的。

TI的IC package thermal metrics文档里也对这些进行了比较清楚的分析和判定，并给出了可能更为合理的方法，这里附上该文档，供题主，LEON兄，CKchiang兄一起参考，如有问题还请继续提出讨论

（请无视文档里我无知的批注

）
[attach]1327[/attach]

作者: kwen86 时间: 2016-7-4 10:25
看了大家的发言，我总结下：
1.一般仿真我们按照θjc 、θjb还是可以的，当然结果可能体现出结果偏高，但符合设计余量。
那么问题来了，如果我想提高我的仿真精度的话该怎么办。
2.Ψjt，Ψjb比较大的用处是我们来计算Tj or P(total)比较可靠。

看了几位比较有建设性的发言，我也说几句。

我觉得对于我们仿真时是选择热阻（θjc 、θjb）还是热特性参数（Ψjt，Ψjb）。比较大的差异在于，功耗是全部通过芯片的两个方向（Top,bottom）或者是还有其它的方向（不仅上下，还有四周方向）。来判断
但我们如果考虑，加或不加散热器情况就大不一样。
A：不加散热器的情况下，按照实际情况，热量通过PCB的铜线的热量远大于通过封装顶部或四周。估计个量至少60%~80%吧。这种状态下我们可以推断θjb至少要比θjc小很多吧，实际我们大多数封装给的值θjc小于θjb.
B：加散热器的情况：可以想象的到从热量上来讲，必然是通过芯片上方的热量远大于通过PCB的热量吧。这种情况下,甚至激进点我可以认为是热量全部通过上方，我们都能想像的出来必然是θjc远小于θjb。这样的话，按照一般芯片规格书的θjc小于θjb来讲，相对来说更符合于给芯片加散热器的情况。

作者: Leonchen 时间: 2016-7-8 23:10

kwen86 发表于 2016-7-4 10:25
看了大家的发言，我总结下：
1.一般仿真我们按照θjc 、θjb还是可以的，当然结果可能体现出结果偏高，但符 ...

1、澄清：结壳热阻和结板热阻，实质上是固有属性，是不随你散热方式的变动而变动的。
2、提高仿真精度：到这个程度上，依据调整热阻已经没有意义，需要建立详细模型；
3、Flotherm官方对仿真这个概念的客观评价是：所有的仿真都是错误的，不过其中一些是有用的。所以，在充分理解仿真精度影响因素的前提下，去提高仿真精度吧。
4、至于标定的结壳热阻和结板热阻的相对大小，那纯属是封装形式决定的。
再说一句，根据芯片厂的实际来看，结壳热阻和结板热阻都有较大误差。是不是极少见CPU和GPU的热阻？因为根本给不出来准确值。而这类芯片散热比较关键，为避免误导客户，他们会给详细模型，而不是热阻参数。

作者: nuaachenyu 时间: 2016-7-10 11:30

Leonchen 发表于 2016-7-8 23:10
1、澄清：结壳热阻和结板热阻，实质上是固有属性，是不随你散热方式的变动而变动的。
2、提高仿真精度： ...

上面讨论的都是θjc 、θjb，但是对于功率管件igbt或SCR等很多时候都是直接放置于散热器上的，这时候查器件规格书只能找到结到壳或者结到板的热阻，根本没有结到散热器的热则，这个时候仿真建模又该如何处理呢？

作者: Leonchen 时间: 2016-7-10 11:35

nuaachenyu 发表于 2016-7-10 11:30
上面讨论的都是θjc 、θjb，但是对于功率管件igbt或SCR等很多时候都是直接放置于散热器上的，这时候查器 ...

本来就不存在结到散热器的热阻呀，因为芯片厂也不知道客户用什么界面材料，以及客户用什么散热器。软件中需要设置的，也只是结壳热阻或结板热阻。

作者: nuaachenyu 时间: 2016-7-10 21:42

Leonchen 发表于 2016-7-10 11:35
本来就不存在结到散热器的热阻呀，因为芯片厂也不知道客户用什么界面材料，以及客户用什么散热器。软件中 ...

那对于直接至于散热器上的igbt应该如何建模比较合适？

作者: kwen86 时间: 2016-7-11 09:05

nuaachenyu 发表于 2016-7-10 21:42
那对于直接至于散热器上的igbt应该如何建模比较合适？

你是想问要不要在模型中把你的TIM材料体现出来吧，如果你的网格覆盖不到你TIM的厚度就算了吧，直接贴上散热器就好。

作者: scott 时间: 2016-7-11 10:09

kwen86 发表于 2016-7-11 09:05
你是想问要不要在模型中把你的TIM材料体现出来吧，如果你的网格覆盖不到你TIM的厚度就算了吧，直接贴上散 ...

IGBT里的热界面材料还是必须要建出来的，因为这个值算起来真的不小啊。

作者: 风雨变幻502 时间: 2016-8-5 22:24

nuaachenyu 发表于 2016-7-10 11:30
上面讨论的都是θjc 、θjb，但是对于功率管件igbt或SCR等很多时候都是直接放置于散热器上的，这时候查器 ...

icepak会自动算出来热阻呀

作者: Diff-Wei 时间: 2024-4-3 11:01

scott 发表于 2016-7-4 08:58
哈哈，题主不吭声，几个老家伙在这里热乎起来了。

用热阻推测结温的方法绝对是最可靠的方案；用热特性 ...

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