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芯片面积的效果

根据热阻公式,热阻Rth 一定同芯片的表面积成反比。在实际的系统中,是随着芯片面积/芯片周长尺寸的比值增加而散热减小,如果把9 mm x 9 mm 的芯片分成9 块,中间的一块边长3 mm x 3 mm 就没有热传导空间。这就导致热阻Rth 的大小取决于芯片面积AChip。
热阻Rth(j-c)同芯片表面积AChip [文献37]的关系
对于高导热率的基板(例如AlN-DCB ),这种效应很小。当陶瓷的热导率越差,同热阻Rth(j-c)的关系就会呈现非线性。这种关系也适用于整体模块系统,它是把模块通过导热膏或者薄膜组装到散热片上而构成的。在λ =0.8W/m*K(如瓦克P12)时,它是相对较低的导热材料,这时这层就会导致模块和散热器之间出现一个热阻Rth(c-s) 。这个热阻Rth(c-s)占芯片和散热片之间的总体热阻Rth(j-s)的比例,不但随着导热膏层的厚度d 的增加而增加,而且还会随着芯片的面积增加而增加。
在单一芯片模块中,热阻Rth(c-s)同芯片面积和导热膏厚度的关系
因为这种效应,所以芯片面积增加一倍而热电阻只减少了25%(100 μm: 120 mm² =
0.235 K/W à 60 mm² = 0.315 K/W ),不像我们在以前Rth 公式中所预料的减半效果。
图2.5.20 给出了对热性能的优化组装技术(薄层热化合物)所产生的巨大影响。它还
表明,可以通过加大的芯片面积来提高热极限性能。目前功率模块的最大芯片尺寸在
30 平方毫米(IMS)的和150 平方毫米(氧化铝-二氯苯,Al2O3-DCB)之间。为了达
到更高的功率,必须要使热源分开(如尽可能的并联芯片

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