中心議題：

• 表麵貼裝元器件的熱設計特點

解決方案：

• 內部熱設計方法
• 外部熱設計方法
• 有關設計人員必須重視對表麵貼裝元器件的熱設計工作

對於電子產品的設計來說
，尺寸越小越好。從最新的移動電話到個人數字助理（PDA），xiaofeileidianzichanpinshichangguanzhuyuzaiyulaiyuxiaodekongjianneisairugengjiaqiangdadegongneng。zaituidongwaixingchicunxiaoxinghuadetongshi

，renmenyaoqiuchanpinjuyougengqiangdegongnenghegenghaodezhiliang。

但dan是shi組zu裝zhuang密mi度du的de不bu斷duan提ti高gao，形xing成cheng了le局ju部bu的de高gao熱re密mi度du。由you於yu高gao溫wen會hui對dui電dian子zi元yuan器qi件jian的de性xing能neng產chan生sheng非fei常chang有you害hai的de影ying響xiang，例li如ru高gao溫wen會hui危wei及ji到dao半ban導dao體ti的de結jie點dian、sunshangdianludelianjiejiemian，zengjiadaotidezuzhihexingchengjixieyinglidesunshang，yinciquebaofaredianziyuanqijiansuochanshengdereliangnenggoujishipaichu

，shixitongzuzhuangshejideyigezhongyaofangmian。dianzishebeidekekaoxingjiqixingneng，zaihendachengdushangqujueyushebeishifoujuyoulianghaodereshejikaolv，yijisuocaiqudesanrecuoshishifouyouxiao。

由you於yu近jin年nian來lai表biao麵mian貼tie裝zhuang技ji術shu的de應ying用yong不bu斷duan拓tuo展zhan，使shi得de熱re設she計ji工gong作zuo更geng為wei複fu雜za和he困kun難nan。這zhe是shi因yin為wei表biao麵mian貼tie裝zhuang類lei元yuan器qi件jian與yu以yi往wang的de矩ju型xing扁bian平ping封feng裝zhuang器qi件jian相xiang比bi較jiao，物wu理li形xing狀zhuang和he尺chi寸cun的de大da小xiao有you著zhe顯xian著zhu的de不bu同tong
，表biao麵mian貼tie裝zhuang元yuan器qi件jian更geng趨qu小xiao型xing化hua、微型化，因此表麵貼裝元器件的冷卻比起以往所采用的通孔器件(如雙列直插式器件)來說

，在印刷電路板上所占的空間更趨緊湊，進一步增加了熱密度。

yinweibiaomiantiezhuangyuanqijianxiangduiyuqitaleixingdeyuanqijianeryan，reshejigengweikunnan

，suoyijinlairenmenyijiangzhuyilizhuanxiangshejibiaomiantiezhuangjishudesanrewenti。conglengquexitongdesheji、散熱片的提供以及嚴格的熱分析，都特別關注在表麵貼裝技術上的應用。

表麵貼裝元器件的熱設計特點

biaomiantiezhuangjishuyuyiwangdetongkongzuzhuangjishuxiangbijiao
，suocaiyongderejiaohuanfangshidexuanzeyudihenxiao。liru，duiyucaiyongtongkongzuzhuangjishudeshuangliezhichashiqijianeryan
，youyujuyoujiediyinjiaohedianyuanyinjiaokeyuyinshuadianlubanjuyourechuandaoherefushegongnengdesanreban（例如銅板）xiangjiechu
，jiangreliangsanfachuqu。erduiyucaiyongbiaomiantiezhuangjishudeyuanqijianlaishuo，jinnengcaiyongbiaomianjiechudefangshijinxingsanre，youyubiaomiantiezhuangqijiandeyinjiaofeichangxixiao，yinerduiyureliueryan，qiliutongjiemianjishoudaolehendadexianzhi。

表biao麵mian貼tie裝zhuang器qi件jian的de熱re設she計ji考kao慮lv已yi經jing超chao過guo以yi住zhu所suo遇yu到dao的de電dian子zi元yuan器qi件jian的de熱re設she計ji考kao慮lv，以yi往wang所suo采cai用yong的de通tong孔kong器qi件jian的de外wai形xing尺chi寸cun比bi起qi表biao麵mian貼tie裝zhuang器qi件jian來lai說shuo大da多duo了le，即ji使shi通tong孔kong器qi件jian上shang具ju有you高gao熱re負fu載zai，也ye可ke以yi通tong過guo附fu著zhe上shang常chang規gui的de金jin屬shu壓ya製zhi板ban材cai，或huo者zhe采cai用yong具ju有you足zu夠gou散san熱re表biao麵mian積ji的de、jiyachengxingdelvsanrepianlaijinxinglengque。erduibiaomiantiezhuangqijianlaishuo，suiranreliangdechanshengtongchangyaoxiaoyutongkongqijian，danshiyouyubiaomiantiezhuangqijiandewulichicunjiaoxiao，bingqiequefazhuanmendesanrepianzhanjiefangfa,congbiaomiantiezhuangqijianshangxiangwaijinxingrejiaohuandetongdaoshoudaolehendaxianzhi。dangzaibiaomiantiezhuangqijianshangzhanjieyikuaisanrepianshi，youqishiduicaiyongsuliaofengzhuangdeqijianlaishuo，huanyangshuzhizhanjiejijianghuixingchengyigexianzhuderezu，ciwaizaiduiliuhuoqiangpofenglengdetongdaozhizhong，youyubiaomiantiezhuangqijiandewaixingjiaoxiao
，yincibiaomiantiezhuangqijianbunengyouxiaodijinruqiliudechuanrejiemiancengshang
，daozhilerejiaohuanxishudejiangdi。erdangyigejuyoutedinggonghaodexinpiananzhizaijiaoxiaodebiaomiantiezhuangzujianneishi
，qichanshengdegonglvmidujiuzenggaole
，yushiyaoqiuyoujiaogaoderejiaohuanxishu，cainengbaochiyutongkongqijianxiangyizhidewendu。

表麵貼裝器件的熱設計方法

為了能夠有效地解決上述問題
，可以從表麵貼裝器件的內部和外部兩方麵來采取措施。

內部熱設計方法

為了提高表麵貼裝器件的熱性能
，可以對器件組裝本身進行綜合的熱設計處理。例如，引腳數量眾多的方型塑料扁平封裝器件(PQFP)deretexing，keyitongguozengqiangqineizaidelengquexingneng，shiderechuandixingnengdaweigaishan。qizhongbaokuoshiyongtongyinjiaokuangjiazengjiayinjiaokuangdemianjihezengjiazujianneidechuanretongdaojiangqiyuyinjiaokuanglianjieqilai
，jiangreliangtongguoyinjiaokuangchuandidaoqijiandewaibiaomian。caiyonglezhexiereshejicuoshi，jiangzengdafangxingsuliaobianpingfengzhuangqijiandegonghaosanfaliang
，keyicongyuanlaide2瓦左右增至3瓦以上。

另外，采用其它熱設計的方式，也能夠改善表麵貼裝器件的散熱性能，其中包括增加管芯尺寸、增加銅材製成的電源線和接地線的麵積(對於多層陶瓷組件而言)，以及降低塑料的厚度。

suoyoubiaomiantiezhuangyuanqijianneibusuozengjiadereshejicuoshi，jiangdaozhifeiyongzengjia
，chuciyiwai，yeyingxiangdaojiegoudekekaoxing。yinci，muqianzhengzaikaizhanxunzhaocaiyongwaibusanrepianhelengquecuoshideyanjiugongzuo。

外部熱設計方法

weilenenggoujiangbiaomiantiezhuangqijianshangdereliangsanfadiao，renmenchangshilegezhongfangfa，qizhongjuedaduoshufangfatongyangyeshiyongyutongkonggongyiqingxing。youguandexitonglengquejishutongshishiyongyubiaomiantiezhuangjishuhetongkongerzhongfangshi。zhexiejishubaokuojiguidereguanli、機櫃和機箱采用自然對流冷卻、強迫空氣冷卻、液體冷卻熱交換和空氣調節器。

一些常規的電子元器件和印刷電路板上常用的冷卻技術
，也同樣可用在表麵貼裝器件上
，包括傳熱通道
、冷板、焊接散熱板
、熱管、溫差致冷、微型風機和充滿液體的冷卻袋等。

在(zai)表(biao)麵(mian)貼(tie)裝(zhuang)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)頂(ding)部(bu)安(an)裝(zhuang)上(shang)散(san)熱(re)器(qi)，可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)地(di)增(zeng)加(jia)表(biao)麵(mian)貼(tie)裝(zhuang)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)散(san)熱(re)麵(mian)積(ji)。當(dang)氣(qi)流(liu)方(fang)向(xiang)不(bu)明(ming)確(que)的(de)時(shi)候(hou)，在(zai)表(biao)麵(mian)貼(tie)裝(zhuang)元(yuan)器(qi)件(jian)上(shang)粘(zhan)接(jie)上(shang)正(zheng)交(jiao)的(de)鋁(lv)散(san)熱(re)片(pian)是(shi)非(fei)常(chang)有(you)效(xiao)的(de)。

表麵貼裝元器件所采用的散熱器，絕大多數采用鋁材（擠壓成形、波紋狀板材)
，此外還有實心銅散熱器

，目前正引入采用由金屬填充的
、juyourechuandaoxingnengdejuhewucailiaozhizaodesanreqi。caiyonggaisanreqijuyouyidingdeyoushi，zhezhongsanreqijuyoushiheyusuliaoqijianderepengzhangxishu，nenggoutigongjiaogaoderechuandixingneng，tamenkeyitongguozhanjiejiaojiezaibiaomiantiezhuangqijianshang。tul顯示了聚合物散熱器與各類鋁製散熱器的性能參數比較。所測試的組件外形尺寸為28mm 28mm


，具有l60條引腳的EIAJ方型塑科扁平封裝器件。其管芯的外形尺寸為10.2mm l0.2mm，發熱為l瓦。組件采用40 40條引腳的銅框架，它被裝在ll4mm 76mm的插件板上進行測試,散熱片采用導熱環氧樹脂進行固定。

采用表麵貼裝器件上的散熱器能夠增加熱耗散的麵積，這種散熱器向外凸出的高度很小，散熱片的覆蓋麵能夠占表麵貼裝元器件長度的30%～50%
，且qie不bu會hui妨fang礙ai焊han點dian的de檢jian查zha。在zai組zu件jian的de散san熱re片pian位wei置zhi
，通tong過guo在zai其qi突tu出chu部bu位wei增zeng加jia一yi個ge擠ji壓ya成cheng形xing的de凸tu出chu物wu進jin行xing加jia固gu。此ci外wai，為wei了le能neng夠gou形xing成cheng最zui佳jia的de粘zhan接jie厚hou度du和he為wei了le避bi免mian膠jiao粘zhan層ceng不bu均jun勻yun
，散san熱re片pian的de底di部bu應ying該gai采cai用yong高gao度du為wei0.08至0.15mm厚的導向"軌道"。

散(san)熱(re)片(pian)的(de)高(gao)度(du)應(ying)在(zai)滿(man)足(zu)空(kong)間(jian)尺(chi)寸(cun)限(xian)製(zhi)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)
，達(da)到(dao)最(zui)大(da)限(xian)度(du)的(de)允(yun)許(xu)值(zhi)。在(zai)滿(man)足(zu)氣(qi)流(liu)條(tiao)件(jian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，散(san)熱(re)片(pian)和(he)散(san)熱(re)圓(yuan)柱(zhu)的(de)密(mi)度(du)同(tong)樣(yang)也(ye)要(yao)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)值(zhi)。粘(zhan)接(jie)散(san)熱(re)片(pian)的(de)材(cai)料(liao)最(zui)好(hao)采(cai)用(yong)柔(rou)性(xing)的(de)、填充有銀粉的環氧粘接劑。

duiyushejidaogaoredudeteshuyingyongchanghe，huozheweiledadaozuijiadegaosugongzuozhuangtai
，bixuduiyuanqijianjinxinglengque，shizhidiyuhuanjingwendu，qizhongwenchazhilengshiyixiangyouxiaodejishushouduan。yibanqingkuangxiawenchazhilengpoweimafan
，danwenchazhilengkeyimanzudingdiandingweidelengquexuyao
，tajihukeyimanzugezhongchicundaxiaodexuqiu。zuoweiyigeyouyuanqijian(一個熱泵)，它(ta)要(yao)求(qiu)有(you)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)。在(zai)接(jie)觸(chu)器(qi)件(jian)的(de)一(yi)側(ce)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)致(zhi)冷(leng)端(duan)，熱(re)量(liang)從(cong)發(fa)熱(re)的(de)一(yi)端(duan)散(san)發(fa)出(chu)去(qu)。例(li)如(ru)，某(mou)一(yi)微(wei)信(xin)息(xi)處(chu)理(li)裝(zhuang)置(zhi)采(cai)用(yong)溫(wen)差(cha)致(zhi)冷(leng)進(jin)行(xing)低(di)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)冷(leng)卻(que)
，溫(wen)差(cha)致(zhi)冷(leng)與(yu)水(shui)冷(leng)套(tao)管(guan)相(xiang)結(jie)合(he)，水(shui)冷(leng)套(tao)管(guan)將(jiang)溫(wen)差(cha)致(zhi)冷(leng)的(de)發(fa)熱(re)端(duan)所(suo)散(san)發(fa)的(de)熱(re)量(liang)帶(dai)走(zou)。溫(wen)差(cha)致(zhi)冷(leng)端(duan)通(tong)過(guo)粘(zhan)接(jie)或(huo)者(zhe)壓(ya)緊(jin)裝(zhuang)置(zhi)與(yu)發(fa)熱(re)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)表(biao)麵(mian)相(xiang)連(lian)接(jie)。

congbiaomiantiezhuangyuanqijiandingbusuosanfadereliang，tongyangyekeyitongguoyetisuoxingchengderouxingsanreqilaiwancheng。liru，caiyongneibuzhumanquanfuhuatanyetidejinshuhuasuliaodaizuoweirouxingsanreqi，daizhongdeshoureyetitongguoreduiliuchuandao，keyihenfangbiandijiangqijianshangsuosanfadereliangchuandidaodaizidejinshuhuasuliaobiaomian。dangzhesanredaiyusanreti,例如機殼或機櫃壁相接觸時，會獲得最佳的效果。

上述充滿液體的柔性散熱器己經有效地達到2.3W/cm2以上的功率耗散，它一般被使用在自然對流受到約束，或者不能直接采用強迫冷卻的特殊場合。

reguanyibanlaishuobiqijiandandedaiyousanrepiandesanreqilaishuo
，suozhanyongdekongjianyaoduo，danshiqilengquenengliqueyouxianzhudetigao。reguanjiaqianglezhisanrepianderejiaohuannengli

，bingnengshiyinggaogonglvmidudechanghexuyao。dianxingdereguanlengquejiegoushicaiyongreguanhelengquesanrepiandezuheti。tabeishejichengnenggougudingzaidaxingheweixingyuanqijiandedingbujinxingsanre，zaishuzhifangxiangcaiyongzaitongjicengzhongmaizhirureguandefangshi，gaireguanyizhiyanshendaosanreqishang，duiyu32mm 32mm 正方形的表麵貼裝器件而言
，采用高度大於25.4mm 的散熱器,在強迫風冷的狀態下能夠耗散掉60W的熱量。

同樣,也可以通過直接在印刷電路板上安裝上小型散熱器來實現單個元器件或一組元器件的冷卻，這種小型散熱器能夠小於25.4mm 25.4mm。

chubiaomiantiezhuangqijiandingbudelengqueyiwai，keyizaizaiqidibujinxinglengqueyihuodelengquexiaoguodejinyibujiaqiang
，huozhecaiyongdibulengquelaitihuandingbudelengque。dibulengquezuijianbiandefangshishizaiyinshuadianlubandedibuzhanshangyikuaijinshuban
，ranercaiyongzhezhongfangshidehua，yuanqijiandibudereliangbixutongguoyinshuadianlubandezishendehouducainengdeyichuandao。yigechangyongdegongyifangshishizaiyuanqijiandexiamiantigongyidingshuliangdetongdao，zhexietongdaobeizhichengtongkongxingshi，hanxibeiguanzhuzaiqizhong。retongdaojiangyuanqijiandibudereliang，tongguoyinshuadianlubanchuandidaoanzhuangzaibanzilingwaiyigecemiandelengbanshangjinxingrejiaohuan(見圖2)。

但(dan)金(jin)屬(shu)板(ban)的(de)使(shi)用(yong)受(shou)到(dao)了(le)一(yi)定(ding)的(de)限(xian)製(zhi)
，它(ta)隻(zhi)能(neng)適(shi)用(yong)於(yu)表(biao)麵(mian)貼(tie)裝(zhuang)器(qi)件(jian)安(an)裝(zhuang)在(zai)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)一(yi)側(ce)的(de)情(qing)形(xing)。對(dui)簡(jian)單(dan)傳(chuan)導(dao)來(lai)說(shuo)，隻(zhi)使(shi)用(yong)硬(ying)鋁(lv)製(zhi)造(zao)的(de)金(jin)屬(shu)板(ban)。但(dan)對(dui)於(yu)散(san)熱(re)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he)來(lai)說(shuo)，可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)空(kong)芯(xin)的(de)冷(leng)板(ban)結(jie)構(gou)，它(ta)能(neng)夠(gou)容(rong)納(na)流(liu)動(dong)的(de)液(ye)體(ti)，從(cong)而(er)加(jia)強(qiang)了(le)熱(re)交(jiao)換(huan)的(de)作(zuo)用(yong)。

例如,美國Lockhart公司在某一海軍的標準電子模塊(SEM)中采用了冷板結構，采用表麵貼裝技術的陶瓷基片被固定在冷板的表麵上，特別值得一提的是，絕大多數的器件底下安裝有散熱通道。SEM所suo采cai用yong的de冷leng板ban在zai每mei個ge側ce邊bian開kai有you水shui的de入ru口kou和he出chu口kou的de接jie管guan嘴zui。此ci外wai它ta還hai帶dai有you起qi鎖suo定ding作zuo用yong的de金jin屬shu構gou件jian，使shi之zhi連lian成cheng一yi體ti。冷leng板ban每mei側ce的de水shui入ru口kou和he出chu口kou管guan嘴zui端duan被bei壓ya入ru和he密mi封feng在zai機ji箱xiang壁bi中zhong的de流liu體ti通tong道dao之zhi中zhong
，從cong而er進jin行xing良liang好hao的de熱re交jiao換huan。整zheng齊qi排pai列lie的de52塊SEM液體模塊，被安裝在複式框架機箱之中，在水的流速為6.3 l0-6 m3/s時,每塊冷板能散發200W的熱量。

lengbantongyangyenengtongreguanjiehezaiyiqi，reguannenggoujiangreliangcongyinshuadianlubandezhongjianchuandidaobandebianyuan，ranhoureliangbeichuandidaojixiangbishang。bianpingdereguanbeijiachizailiangcengbobode、經過陽極氧化處理的鋁板之間
，從而形成了一塊具有良好熱交換能力的冷板
，該組件能夠被製成各種各樣的形式。

zaicaiyongbiaomiantiezhuangyuanqijiandechanghe
，caiyongjuyoudianludechaobodedaorejueyuangutaijinshubanyeshiyixiangfeichangyouxiaodesanreshejifangfa。tashidehendagonglvbiaomiantiezhuangyuanqijiandelengquewentijiandanhuale。jueyuancengbeianzhizaixingchengdianluzouxiandetongbowaicengshang

，gaijinshubannenggoucaiyongtongcaiyekeyicaiyonglvcai。

結束語

對於電子設計而言，無論采用的是表麵貼裝元器件還是通孔器件

，熱管理技術包括3級最基本的熱傳遞考慮。這3級分別為：元器件級、印刷電路板級和機箱或機櫃級。所有這3級都必須保證在綜合發揮效用以後，能夠滿足從半導體結點上散發的熱量，順利地傳遞到外部環境空間之中去。

為了著手有效的熱管理

，首先應該對下列問題有個清晰的了解：

1.在保證電子設計具有高可靠性的前提下
，所允許的最高器件結溫或器件組件的溫度應該是多少
？

2.怎樣使一個器件至另一個器件的溫度均勻一致
？若不均勻一致的話
，那將會對設備產生什麼樣的影響? (采用高速電路設計時，將會對不均勻一致的溫度產生頗為敏感的反應)。

3.如(ru)果(guo)在(zai)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)中(zhong)采(cai)用(yong)了(le)風(feng)扇(shan)
，那(na)麼(me)一(yi)旦(dan)風(feng)扇(shan)發(fa)生(sheng)了(le)故(gu)障(zhang)，將(jiang)會(hui)對(dui)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)影(ying)響(xiang)？在(zai)沒(mei)有(you)風(feng)扇(shan)進(jin)行(xing)空(kong)氣(qi)循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)的(de)情(qing)形(xing)下(xia)，設(she)備(bei)能(neng)夠(gou)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)多(duo)久(jiu)? 為了能夠抵禦風扇失效所產生的危害
，那些元器件是否需要增加額外的保護措施？

4.怎zen樣yang對dui通tong過guo電dian子zi設she備bei的de氣qi流liu進jin行xing控kong製zhi以yi確que保bao足zu夠gou的de冷leng卻que效xiao果guo
？如ru果guo空kong氣qi流liu量liang不bu足zu，會hui對dui電dian子zi設she備bei產chan生sheng什shen麼me樣yang的de影ying響xiang
？通tong過guo散san熱re器qi翼yi片pian的de氣qi流liu是shi否fou合he適shi？是shi否fou需xu要yao采cai用yong氣qi流liu隔ge板ban

，使shi氣qi流liu直zhi接jie接jie觸chu到dao要yao冷leng卻que的de元yuan器qi件jian表biao麵mian？

為wei了le尋xun找zhao以yi上shang問wen題ti的de答da案an，現xian在zai一yi些xie公gong司si研yan製zhi了le使shi用yong計ji算suan機ji進jin行xing熱re分fen析xi的de軟ruan件jian，並bing開kai發fa了le擁yong有you知zhi識shi產chan權quan的de程cheng序xu。在zai有you的de熱re分fen析xi軟ruan件jian中zhong，能neng夠gou反fan映ying出chu在zai電dian子zi設she備bei中zhong預yu示shi溫wen度du的de等deng溫wen線xian，在zai安an裝zhuang有you散san熱re器qi的de特te殊shu元yuan器qi件jian以yi及ji周zhou圍wei，具ju有you空kong氣qi速su度du矢shi量liang顯xian示shi，它ta能neng反fan映ying出chu空kong氣qi的de運yun動dong方fang向xiang和he速su度du。

采用熱分析程序可以確切地回答下述有關元器件熱設計的重要問題：

1.元器件將暴露在何種類型的熱環境之中？2.對於滿足元器件的熱特性而言，最小的氣流速度是多少？最佳的氣流方向是什麼？3.處於臨界狀態的元器件對其四周圍鄰近的器件，將會產生什麼樣的影響？

為了能夠提高電子產品的可靠性，有關設計人員必須重視對表麵貼裝元器件的熱設計工作

，從而確保產品功能的正常發揮。