Рассеивание тепла: Рассеивание тепла – Инженерное Бюро Авиган

Можно ли рассчитать, сколько рассеивания тепла и повышения температуры будут иметь место в резисторе

Мощность, подаваемая на резистор, который он преобразует в тепло, представляет собой напряжение на нем, умноженное на ток через него:

    P = IV

Где P – мощность, I – ток, а V – напряжение. Ток через резистор связан с напряжением на нем и сопротивлением:

    Я = V / R

где R – сопротивление. С помощью этого дополнительного соотношения вы можете изменить приведенные выше уравнения, чтобы сделать мощность прямой функцией напряжения или тока:

    P = V ² / R

    P = I ² R

Случается, что если вы используете единицы вольт, ампер, ватт и ом, дополнительные константы преобразования не требуются.

В вашем случае у вас есть 20 В на резисторе 1 кОм:

    (20 В) ² / (1 кОм) = 400 мВт

Вот сколько мощности будет рассеивать резистор.

Первый шаг к решению этой проблемы – сначала убедиться, что резистор рассчитан на такую ​​большую мощность.

Очевидно, что резистор ¼ Ватт не подойдет. Следующий общий размер – это ½ ватта, который теоретически может получить эту мощность при соблюдении всех соответствующих условий. Внимательно прочитайте таблицу данных, чтобы увидеть, при каких условиях ваш резистор ½ Вт может фактически рассеивать ½ Вт. Это может указывать на то, что температура окружающей среды должна быть 20 ° C или меньше при определенной степени вентиляции. Если этот резистор находится на плате, которая находится в коробке с чем-то еще, что рассеивает мощность, например, источником питания, температура окружающей среды может быть значительно больше, чем 20 ° C. В этом случае резистор «½ Вт» не может в действительности выдерживать ½ Вт, если, возможно, нет воздуха от вентилятора, активно дующего через его верхушку.

Чтобы узнать, насколько температура резистора поднимется выше температуры окружающей среды, вам понадобится еще одна цифра, которая представляет собой тепловое сопротивление резистора к температуре окружающей среды.

Это будет примерно одинаково для тех же типов пакетов, но истинный ответ доступен только из таблицы резисторов.

Скажем просто, чтобы выбрать число (из ничего, я ничего не нашел, только пример), что резистор с подходящими медными контактами имеет тепловое сопротивление 200 ° C / Вт. Резистор рассеивает 400 мВт, поэтому его повышение температуры составит около (400 мВт) (200 ° C / Вт) = 80 ° C. Если он находится на открытой плате на вашем столе, вы, вероятно, можете измерить максимальную температуру окружающей среды 25 ° C, так что резистор может достигнуть 105 ° C. Обратите внимание, что это достаточно горячий, чтобы вскипятить воду, но большинство резисторов будет хорошо при этой температуре. Просто держи палец подальше. Если это находится на плате в коробке с источником питания, который повышает температуру в коробке на 30 ° C от температуры окружающей среды, тогда температура резистора может достичь (25 ° C) + (30 ° C) + (80 ° C) = 135 ° С. Это нормально? Не спрашивайте меня, проверьте таблицу.

Поперечное рассеивание тепла 3-d интегральной схемы

Область техники, к которой относится раскрытие изобретения

Данное раскрытие относится к интегральным схемам (ИС), более конкретно к многослойным (3-D) ИС, еще более конкретно к системам и способам для улучшения рассеивания тепла в 3-D ИС.

Уровень техники

В технологии ИС существует потребность в укладке чипов (кристаллов) вместе для формирования многослойных или трехмерных (3-D) ИС устройств. Одним из результатов такой 3-D ИС укладки является уменьшение времени прохождения сигнала во время обработки сигналов в связи с уменьшением расстояния, которое сигналы должны пройти, когда они остаются внутри одного блока.

Один способ соединения слоев заключается в соединении двух (или более) кристаллов вместе и последующем заключении кристаллов в единой структуре. Электрические проводники и/или контакты на поверхности соответствующих кристаллов служат для того, чтобы проводить электрические сигналы между компонентами различных кристаллов.

Одна из проблем в ситуации, когда кристаллы расположены очень близко друг к другу, заключается в том, что увеличивается интенсивность нагревания. Более того, из-за уменьшенного размера сложенных ИС (с толщиной подложки от 700-100 микрон до менее чем 20 микрон), поперечная тепловая проводимость уменьшается. Таким образом, могут существовать горячие точки со слабой способностью отводить тепло от источника тепла.

Один способ увеличения поперечной тепловой проводимости заключается в увеличении толщины подложки, по меньшей мере, одного из слоев. Другой способ заключается в увеличении металлических слоев в чипе для того, чтобы сделать возможным рассеивание тепла. Это в свою очередь отрицательно влияет на соотношение геометрических размеров, а также уменьшает скорости прохождения сигналов.

Существует дополнительная проблема при соединении более одного слоя. В таких ситуациях многослойное ИС устройство содержит множество слоев оксида между слоями. Оксид, являясь плохим проводником тепла, усугубляет проблему рассеивания тепла.

Существует несколько подходов, которые можно выбрать для решения проблем проводимости тепла. Один подход предполагает использование сквозных соединений сквозь кремний (TSV), чтобы отводить тепло от внутренней части поверхностного слоя, и затем отводить тепло, используя традиционные способы, такие как размещение материалов с высокой тепловой проводимостью на поверхности корпуса ИС. Проблема при таком решении заключается в том, что топология схемы может не позволить расположить TSV в нужном месте из-за устройств, сконструированных в различных слоях вблизи горячей точки, генерирующей тепло.

Другой способ заключается в циркуляции охлаждающего материала через упакованное ИС устройство для охлаждения различных горячих точек. Это дорого в производстве, так как перемещающаяся жидкость требует накачивающего механизма и жестких допусков для каналов движения жидкости. Также может оказаться невозможным подведение охлаждающего материала к необходимой области. Проблема каналов может быть решена до некоторой степени путем форсирования охлаждающего жидкого материала через саму подложку, но этот способ не лишен определенного набора проблем и затрат.

Раскрытие изобретения

Варианты осуществления изобретения предусматривают заполнение воздушных промежутков между уложенными (упакованными) кристаллами проводящим тепло материалом, что позволяет отводить в поперечном направлении тепло, генерируемое в одной или нескольких областях внутри каждого кристалла. Отвод тепла в поперечном направлении может осуществляться вдоль всей длины кристалла или вдоль части его длины. В одном варианте осуществления тепловой материал является электрически изолирующим. В одном варианте осуществления TSV, возможно, с использованием углеродных нанотрубок, могут быть сконструированы в определенных областях для поддержания рассеивания тепла в проблемных тепловых областях.

В одном варианте осуществления многослойный полупроводник имеет проводящий тепло материал, расположенный между первым и вторым слоями, причем материал имеет более высокую тепловую проводимость по сравнению с тепловой проводимостью упомянутых первого и второго слоев.

В другом варианте осуществления раскрыт способ изготовления многослойного полупроводника, в котором проводящий тепло материал используется на, по меньшей мере, одной сопрягаемой поверхности первого кристалла, а сопрягаемая поверхность этого кристалла соединяется с сопрягаемой поверхностью второго кристалла.

Еще в одном варианте осуществления раскрыт способ рассеивания тепла в упакованном ИС устройстве, который позволяет отводить тепло из проблемной тепловой области одного слоя многослойного ИС устройства во внутренний слой между смежными слоями устройства таким образом, чтобы содействовать поперечному отводу тепла в области внутреннего слоя до, по меньшей мере, одной области теплового рассеивания, термически связанной с областью внутреннего слоя. В одном варианте осуществления область рассеивания тепла является сквозным соединением, выполненным через, по меньшей мере, один слой кристалла устройства. В другом варианте осуществления область рассеивания тепла является промежутком между соседними кристаллами одного слоя.

Приведенное выше описание довольно широко обрисовывает признаки и технические преимущества данного изобретения для того, чтобы подробное описание, приведенное далее, могло быть лучше понято. Далее описаны дополнительные признаки и преимущества, которые формируют заявленный объект формулы изобретения. Специалисты в данной области техники оценят то, что концепция и раскрытые специфические варианты изобретения могут быть легко использованы в качестве основы для модификации или проектирования других структур для выполнения тех же задач данного изобретения. Также специалистам в данной области техники должно быть понятно, что такие аналогичные конструкции не выходят за рамки сущности и объема изобретения в соответствии с тем, что указано далее в приложенной формуле изобретения. Новые признаки, которые считаются характеристикой изобретения как относительно соответствующей структуры, так и способов работы, вместе с другими целями и преимуществами будут лучше поняты из приведенного далее описания при рассмотрении совместно с приложенными чертежами.

Однако должно быть понятно, что каждый из чертежей приведен только с целью иллюстрации и описания и не предназначается для определения объема настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Для более полного понимания данного раскрытия изобретения далее приведены ссылки на последующее описания совместно с приложенными чертежами:

Фиг.1 является видом сбоку в поперечном сечении, изображающим один аспект проблемных тепловых условий, которые могут существовать в 3-D интегральных схемах.

Фиг.2 является видом сбоку в поперечном разрезе, изображающим одно примерное решение проблемы отвода тепла.

Фиг.3 является видом сбоку в поперечном разрезе, изображающим один вариант осуществления концепций раскрытия изобретения.

Фиг.4 изображает один вариант осуществления способа конструирования многослойного ИС устройства в соответствии с описанием настоящего раскрытия изобретения.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 изображает один аспект условий проблемы нагрева, которая может существовать в 3-D интегральных схемах. Как изображено на Фиг.1, кристалл 11 сложен с кристаллом 12. Активным слоем кристалла 11 является слой 102, а активным слоем кристалла 12 является слой 103. Это примерное расположение активных слоев кристаллов может иметь любую ориентацию – вверх или вниз.

Сквозные соединения 105 проходят через слой подложки 101 кристалла 11. Сквозные соединения могут быть выполнены в слоях 102, 103 и/или 104 по желанию. Электрические дорожки 107 и 108 формируют соединение между кристаллами. Уплотнение 109 предотвращает попадание нежелательных загрязнений в область 120 между соответствующими кристаллами 11, 12.

Элемент 108 обычно порядка 30 микрон или меньше и обычно принимает вид соединения между металлами из меди или олова и меди. Область 120 обычно является воздушным промежутком. Промежуток 120 может быть в интервале менее 10 микрон.

Горячая точка 110 находится на кристалле 12, и задача заключается в отводе тепла от этой относительно небольшой области 110 к остальной части блока кристаллов. Отметим, что элементы 111 находятся непосредственно над горячей точкой 110, и на них будет воздействовать тепло от горячей точки 110, проходящее вверх через слои 103, 102, 101.

Фиг.2 изображает одно описываемое решение проблемы отвода тепла. В этом решении множество TSV 200, имеющее отдельные TSV 201, 202 и 203 помещено, чтобы обеспечить проводимость тепла для тепла от горячей точки 110. Тепло проходит через слой 103, который является активной областью нижнего кристалла 12. Тепло затем проходит через активный слой 102 кристалла 11 и затем оно отводится наружу через множество TSV 200. Сквозные соединения 201, 202, 203 могут быть покрыты медью или вольфрамом для увеличения проводимости тепла, но мог бы использоваться любой из проводящих тепло материалов. В одном варианте осуществления могут быть использованы углеродные нанотрубки (УНТ) для заполнения сквозных соединений 201, 202, 203. В другом варианте осуществления УНТ частично заполняют сквозные соединения 201, 202, 203, а металл заполняет оставшееся пространство сквозных соединений 201, 202, 203. Преимуществом УНТ является увеличенная электрическая и тепловая проводимость, а также увеличенная плотность тока.

Фиг.3 изображает один вариант осуществления 30, в котором использованы концепции раскрытия изобретения. Проводящий тепло материал 320 расположен внутри промежутка между кристаллами 31 и 32. В другом варианте осуществления проводящий тепло материал 320 расположен между металлическими слоями (не изображены) одного из активных слоев 302, 303 кристаллов 31, 32. Проводящий тепло материал 320 в идеале будет иметь тепловую проводимость, равную более чем 10 Вт/м/К, чтобы способствовать поперечному переносу тепла. Материал 320 является проводящим тепло и в одном варианте осуществления электрически изолирующим, так что он не закорачивает электрические соединения, которые соединяют кристаллы 31, 32, что помешало бы работе элементов, содержащихся в кристаллах 31, 32. Материал 320 может быть расположен множеством способов, например эжектированием или осаждением путем химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ) и/или физического осаждения из газовой фазы (ФОГФ). Материал 320 может являться алмазной матрицей или алмазной пленочной структурой.

Хотя он изображен только на одном слое 302 одного из кристаллов 31, материал 320 может быть помещен на поверхность каждого из двух сопрягаемых слоев 302, 303, так что материал 320 на каждом из слоев 302, 303 фактически касается один другого при укладке кристаллов 31, 32. Как вариант материал 320 может быть помещен только на один из сопрягаемых слоев 302, 303.

В процессе работы тепло от горячей точки 310 проходит вверх через слой 303 кристалла 32 и в материал 320. Тепло затем распространяется поперечно вдоль материала 320 как к краю устройства, такому как нависающий край 330, так и, что более типично, тепло пройдет вверх через одно или более рассеивающих сквозных соединений, таких как сквозное соединение 331, выполненное в слое 301 кристалла 31. Из-за поперечного распространения тепла температура распределяется более равномерно вдоль устройства 30. Это преимущество позволяет теплу распространяться относительно быстро вдоль всего устройства 30, тем самым заставляя устройство 30 нагреваться равномерно. Отвод тепла от большей области, такой как все устройство 30 или корпуса устройства, легче осуществить, чем отвод тепла от маленькой внутренней области.

Отметим, что рассеивающее тепло сквозное соединение 331 может проходить вверх через кристалл 31 или вниз через кристалл 32 (или через оба). Одним преимуществом проводящего тепло материала 320 является то, что рассеивающее тепло сквозное соединение 331 может быть смещено от проблемной тепловой области 310, тем самым освобождая области непосредственно над проблемной областью для использования электрической схемы или других элементов, сконструированных в различных слоях 301, 302, 303. Также отметим, что тепло не должно проходить непосредственно вверх через слои 301, 302, 303, а предпочтительно сквозное соединение 331 может, например, быть расположено под углом и/или быть изогнутым. Другое преимущество поперечного рассеивания тепла заключается в том, что нужно меньшее количество TSV.

Для многослойных устройств, имеющих более двух слоев, может быть использовано множество межслойных структур рассеивающих тепло материалов. Таким образом, тепло может распространяться в поперечном направлении от источника тепла на первое расстояние внутри первой межслойной области и затем проходить вверх в следующий слой благодаря сквозному соединению, и затем снова распространяться в поперечном направлении (в любую сторону) во второй межслойной области, при условии, что проводящий тепло материал расположен как в первой, так и во второй межслойных областях.

Одна система, позволяющая осуществлять даже лучший отвод тепла от материала 320, заключается в том, чтобы сделать один из слоев, например кристалл 31, периферически большим, чем другой кристалл 32, тем самым создавая площадь поверхности, такую как площадь поверхности 330, расположенную на нависающем выступе на большем из кристаллов. Отметим, что эта же технология будет работать для нескольких слоев, которые, при желании, можно расположить в виде перемежающихся выступов в зависимости от диаметра. Состав материала 320 не обязательно должен быть однородным на протяжении всей поверхности, а различия в материале 320 можно использовать для улучшения проводимости тепла от горячей(их) точки(ек) 310.

В одном варианте осуществления нижний кристалл больше верхнего кристалла. Таким образом, промежуток будет существовать между двумя верхними кристаллами (из одного слоя), которые лежат на нижнем кристалле. В соответствии с данным раскрытием изобретения материал, заполняющий промежуток, может быть обеспечен внутри этого промежутка между верхними кристаллами. Материал, заполняющий промежуток, может являться материалом, проводящим тепло, и может являться любым материалом с хорошей тепловой проводимостью, таким как алмазная пленка. В одном варианте осуществления проводящий температуру материал, заполняющий промежуток, термически соединен с материалом 320 для улучшения передачи тепла из многослойного ИС устройства.

Фиг.4 изображает один вариант осуществления 40 способа конструирования упакованных ИС устройств в соответствии с заявленным изобретением. Процесс 401 определяет, был ли выбран кристалл для конструирования многослойного ИС устройства. Если нет, то процесс 402 контролирует время ожидания. После того как кристалл выбран, процесс 403 определяет, нужно ли добавлять проводящий тепло материал к, по меньшей мере, одной поверхности кристалла. Проводящий тепло материал может быть осажден под управлением процесса 404 одним из способов, описанных выше, таких как обработка ХОГФ или ФОГФ, или материал может быть эжектирован или осажден в виде пленки.

Процессы 405 и 406 ожидают выбора следующего кристалла для соединения с ранее выбранным кристаллом. Процессы 407 и 408 добавляют проводящий тепло материал к следующему кристаллу, если необходимо, и процесс 409 затем соединяет кристаллы вместе. Процесс 410 определяет, нужно ли еще добавлять кристаллы. Если все кристаллы выбраны и покрыты проводящим тепло материалом (если необходимо), процесс 411 завершает соединение ИС, которая потом готова к проверке и/или использованию.

Хотя настоящее изобретение и его преимущества были подробно описаны, следует понимать, что различные изменения замены и альтернативы могут быть осуществлены без отклонения от сущности и объема изобретения, определенных в приложенной формуле изобретения. Например, хотя материал 320 был описан как неэлектропроводный, можно сделать материал электропроводным. В этом варианте осуществления электропроводный материал должен быть структурированным, т.е. чтобы имелась возможность его структурирования таким образом, чтобы он мог быть отделен от некоторых сквозных соединений, чтобы предотвратить электрические соединения, при этом все еще термически рассеивая тепло.

Объем настоящей заявки не предполагается быть ограниченным определенными вариантами осуществления процесса, механизма, производства, состава материала, средств, способов и этапов, описанных в спецификации. Специалисту в данной области техники из настоящего раскрытия будет понятно, что процессы, механизмы, производство, составы материала, средства, способы или этапы, существующие на данный момент, или те, которые будут позже разработаны, которые осуществляют практически ту же функцию или обеспечивают практически тот же результат, что и соответствующие раскрытые варианты осуществления, могут быть использованы в соответствии с данным изобретением. Соответственно, приложенная формула изобретения предполагает включение в ее объем таких процессов, механизмов, производства, составов материала, средств, способов или этапов.

Рассеивание – тепло – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Рассеивание – тепло

Cтраница 1

Рассеивание тепла имеет место при наличии положительной разности температур между коллекторным переходом и средой, окружающей транзистор.  [1]

Рассеивание тепла в количестве 1 em на 1 еж2 фильтровальной бумаги достигается в приборе Гросса [6, 7] ( фиг. Глубокие выемки шириной 0 6 еж и глубиной 1 см образуют змеевик, через который протекает вода со скоростью 12 л / мин. Движение воды в змеевиках пластин идет по типу противотока, чтобы сгладить возникающие небольшие различия температуры ( фиг.  [2]

Объемное рассеивание тепла в основном становится значительным при больших глубинах проникновения электронов по сравнению с диаметром луча, как это наблюдается при высокой энергии луча и при диаметре его в несколько микронов.  [3]

Условия рассеивания тепла для дисперсных металлов не имеют большого значения, что обусловлено их высокой теплопроводностью. Определяющим свойством для них является химическая актив-ность. Даже песок может содержать компоненты, включающие воду, и реагировать с горящим металлом с выделением тепла. Не разрешается применять также галоидосодержащие углеводородные составы, двуокись углерода и азот. Для тушения горящих металлов рекомендуется применять инертные газы: аргон, гелий и др. Азот можно применять для тушения горящих Щелочных металлов, а также кальция и триизобутиламмония.  [4]

При рассеивании тепла выше 0 25 кВт / м2 необходимо охлаждение воздуха, однако если речь идет лишь об управлении температурой в помещении, то заданные требования можно удовлетворить сравнительно недорогой холодильной установкой. Следует заметить, что все эти рассуждения справедливы для помещений минимально допустимого объема, где условия среды определяются тепловым рассеиванием электрических установок. Ясно, что одиночные системы с низким уровнем теплового рассеивания, как, например, микропроцессорная система, установленная в помещении подходящего объема, будут незначительно влиять на внешние условия в помещении.  [5]

Для уменьшения рассеивания тепла стальной короб засыпают слоем талого грунта или песка.  [6]

Естественный процесс рассеивания тепла бетонной кладки и понижения ее температуры до температуры омоноличивания весьма длителен, продолжаясь в массивных плотинах несколько месяцев. Для ускорения этого процесса применяют различные способы охлаждения бетонной смеси и бетона.  [7]

Принимается, что рассеивание тепла происходит при температуре окружающей среды, близкой к абсолютному нулю.  [8]

Необходимо: усиление рассеивания тепла, устранение непосредственного контакта металл-на-металле, выбор пары материалов с наименьшими коэффициентами трения.  [9]

Металлическое покрытие помогает рассеиванию тепла.  [10]

Важно также, чтобы рассеивание тепла было равномерным по всей длине рассеивающей среды. Нарушение этого условия приводит к чрезмерному перегреву ограниченных участков нагрузки, что в свою очередь приводит к появлению погрешностей, связанных с явлениями местной теплопроводности, радиацией или другими эффектами. Большие погрешности возникают в случае перегрева воды до такой степени, что в ней образуются пузырьки пара. Чтобы избежать образования областей застоя, калориметрическая жидкость должна полностью перемешиваться в течение всего времени прохождения через нагрузку. Для уменьшения утечки тепла из калориметрической жидкости до измерения ее температуры эту жидкость следует заключить в кожух, стенки которого обладают малой теплопроводностью. Чтобы уменьшить тепловую постоянную времени, уменьшают объем жидкости, подвергающейся воздействию электромагнитной энергии.  [12]

Значительное влияние на скорость рассеивания тепла оказывает интенсивность потока воздуха. Недостаточное количество поступающего воздуха приводит к его загрязнению продуктами окисления, недостатку кислорода, что в свою очередь уменьшает скорость окислительного процесса и снижает тепловой эффект, получаемый от экзотермической реакции. При слишком большой скорости потока воздуха рассеивается образующееся тепло, что также приводит к торможению или прекращению экзотермической реакции.  [13]

В тех случаях, когда рассеивание тепла через стенки гидромуфты бывает недостаточным и она перегревается, необходимо устанавливать маслоохладитель. Для этих целей служат трубчатые маслоохладители, по трубкам которых течет масло, охлаждаемое водой, омывающей трубки и протекающей во встречном направлении. Помимо водяных маслоохладителей, существуют и воздушные. Применение маслоохладителей ведет к увеличению веса всей установки гидромуфты и требует добавочного места, что не всегда можно осуществить. Поэтому в некоторых случаях, например на самолетах, приходится отказываться от установки холодильников и идти на значительное повышение температуры работающей жидкости.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

Особенности расчета систем отвода тепла при использовании светодиодов в корпусах PLCC

Требования к радиатору

Самый простой способ определения требований к радиатору — это использование модели теплового сопротивления.

Определение теплового сопротивления

Тепловое сопротивление Rθ [°C/Вт] определяется как изменение температуры между
двумя точками пути тепла при рассеивании
1 Вт тепла. Общая формула теплового сопротивления между точкой x и точкой y:

Rθ_x–y = (T_x–T_y)/P_d, (1)

где T_x — температура в точке x; T_y — температура в точке y; P_d — общее рассеяние тепла.

При использовании модели теплового сопротивления делается предположение, что
общее рассеяние тепла равно общей электрической мощности, подаваемой в светодиод. В действительности рассеяние тепла [Вт] меньше
общей электрической мощности, так как
определенное ее количество преобразуется в излучение фотонов (видимое и невидимое).

P_d = I_F
×V_F,

где I_F — прямой ток; V_F — прямое напряжение.

Тепловое сопротивление в светодиоде Avago
SMD между p-n-переходом кристалла светодиода и точкой пайки [°C/Вт] может быть
записано следующим образом:

Rθ
_{переход–точка пайки} = Rθ
_J–P = (T_J–T_P)/P_d, (2)

где (T_J–T_P) — разница между температурой p-n-
перехода светодиода и температурой точки пайки;
T_J — температура p-n-перехода кристалла светодиода; T_P — температура точки пайки.

Тепловое сопротивление Rθ
_J–P является важной
характеристикой светодиода, и его значение может
быть найдено в спецификации изделия. Например,
типовое значение Rθ
_J–P для PLCC2 InGaN равно
280 °C/Вт. Это означает, что при питании светодиода с потреблением мощности 0,1 Вт температура T_J увеличится на 28 °C по сравнению с температурой точки пайки.

Другими типами теплового сопротивления,
представляющими интерес в этой статье являются:

• тепловое сопротивление между p-n-переходом
  светодиода и окружающей средой:
  Rθ
  _J–A = (T_J–T_A)/P_d; (3)
• тепловое сопротивление между точкой
  пайки светодиода и печатной платой:
  Rθ
  _P–PCB = (T_P–T_PCB)/P_d; (4)
• тепловое сопротивление между печатной
  платой и окружающей средой:
  Rθ
  _PCB–A = (T_PCB–T_A)/P_d; (5)
• тепловое сопротивление между радиатором
  и окружающей средой:
  Rθ
  _HS–A = (T_HS–T_A)/P_d. (6)

Другое предположение, сделанное при использовании модели теплового сопротивления,
заключается в том, что все тепло, генерируемое
в p-n-переходе светодиода, передается через
единственный основной путь проводимости.
Передача тепла через излучение и конвекцию
игнорируется, так как здесь она обычно является довольно незначительной.

Модель теплового сопротивления

для одиночного светодиода

Основной путь тепла для светодиода PLCC:
p-n-переход кристалла светодиода → точка
пайки → печатная плата → радиатор → окружающая среда.

Рис. 1. Модель теплового сопротивления
для одиночного светодиода

В этом случае тепловой путь может моделироваться с помощью последовательной цепи
резисторов, как показано на рис. 1. Передача
тепла через герметик и корпус светодиода
не учитывается из-за намного более низкой
их теплопроводности по сравнению с металлической выводной рамкой. Общее тепловое
сопротивление Rθ
_J–A может быть выражено
суммой отдельных сопротивлений вдоль пути
тепла от p-n-перехода в окружающую среду:

Rθ
_J–A = Rθ
_J–P+Rθ
_P–PCB+Rθ
_PCB–HS+Rθ
_HS–A. (7)

В некоторых случаях, когда не используется
дополнительный радиатор, модель может быть
упрощена следующим образом:

Rθ
_J–A = Rθ
_J–P+Rθ
_P–PCB+Rθ
_PCB–A. (8)

Тепловое сопротивление Rθ
_P–PCB относится
к термическому компаунду, который используется между точкой пайки светодиода и печатной платой. В отличие от других мощных
светодиодных излучателей, которые требуют
применения специального термического компаунда, такого как термическая густая смазка
или термическая смола, светодиод Avago PLCC
может непосредственно припаиваться к печатной плате. В связи с тем, что припой — это
металлический сплав, его теплопроводность
является очень хорошей. Таким образом, можно
пренебречь ее тепловым сопротивлением
Rθ
_P–PCB, так как T_P
≈ T_PCB. С учетом этого уравнение (8) преобразуется:

Rθ
_J–A = Rθ
_J–P+Rθ
_P–A. (9)

Модель теплового сопротивления

для нескольких светодиодов
на одном носителе

Если несколько мощных светодиодных излучателей смонтированы на одном носителе
(печатной плате), то общее тепловое сопротивление изменится из-за дополнительного
нагрева от соседних модулей. Это изменит
значение Rθ
_PCB–A. В связи с наличием нескольких светодиодов на печатной плате величина
Rθ
_J–P нескольких светодиодов может быть
упрощена до Rθ
_{J–P TOTAL}, использующей параллельную модель теплового сопротивления.
Эта величина может быть получена алогично
вычислению итогового сопротивления параллельно включенных резисторов:

Rθ
_{J–P TOTAL} = [(1/Rθ
_J–P1)+(1/Rθ
_J–P2) × (1/Rθ
_J–P3)+ … +(1/Rθ
_J–Pn)]–1, (10)

где n — количество светодиодов на одной
печатной плате.

В связи с тем, что Rθ
_J–P1 = Rθ
_J–P2 = Rθ
_J–P3 = … = Rθ
_J–Pn,

Rθ
_{J–P TOTAL} = [(n/Rθ
_J–P)]–1 = Rθ
_J–P/n. (11)

Если должна использоваться эта простая
модель, то следует учитывать общую величину P_d всех светодиодов:

Rθ
_{J–P TOTAL} = (T_J–T_P)/P_{d TOTAL}, (12)

где P_{d TOTAL} = P_d1+P_d2+P_d3+ … +P_dn.

Требования к характеристикам

Перед проектированием теплового управления для мощного светодиода пользователь
должен задать следующие требования:

• максимальная рабочая температура окружающей среды T_Amax, на основе условий
  приложения пользователя;
• максимальная температура p-n-перехода
  светодиода T_Jmax, может быть получена
  из технических требований на PLCC;
• максимальная мощность рассеивания на один
  излучатель Pd_max, где Pd_max = I_Fmax
  ×V_Fmax, может
  быть получена из технических требований
  PLCC.

При определении требуемых характеристик
радиатора всегда должен рассматриваться
наихудший случай.

Для системы без дополнительного радиатора требованием рассеяния тепла является
Rθ
_PCB–A. Путем подстановки уравнения (3)
в уравнение (9) получаем:

(T_Jmax–T_Amax)/Pd_max = Rθ
_J–P+Rθ
_P–A,
Rθ
_P–A = (T_Jmax–T_Amax)/Pd_max–Rθ
_J–P. (13).

Так как все параметры на правой стороне
уравнения (13) известны, то можно определить
требование Rθ
_PCB–A к рассеиванию тепла.

Типы монтажных опций

(носителя)

Всего имеются три типа монтажных опций
для светодиодов Avago PLCC для различных
диапазонов рассеивания тепла:

• тип I — односторонняя печатная плата FR4
  с/без дополнительной медной площадки;
• тип II — двусторонняя печатная плата
  FR4 с дополнительной медной площадкой
  и тепловыми отверстиями;
• тип III — печатная плата с внутренним
  металлическим слоем (MCPCB).

Тип I. Односторонняя печатная плата FR4

с/без дополнительной медной площадки

Этот тип опции носителя является самым
дешевым и наименее эффективным для рассеивания тепла (рис. 2).

Рис. 2. Односторонняя печатная плата FR4 без дополнительной медной площадки

Тип II. Двусторонняя печатная плата FR4

с дополнительной медной площадкой
и тепловыми отверстиями

Монтажная опция типа II обеспечивает дополнительное рассеивание тепла от светодиода через отверстия к дополнительной медной
площадке на нижней стороне печатной платы
(рис. 3), которая может быть оставлена без
паяльной маски с помощью технологии выравнивания пайки горячим воздухом (HASL),
если это приведет к лучшему рассеянию тепла
в окружающую среду. Это также обеспечивает лучшее взаимодействие металла при присоединении дополнительного радиатора.

Рис. 3. Двусторонняя печатная плата FR4 с дополнительной медной площадкой и тепловыми
отверстиями: а, в, д — вид печатной платы сверху; б, г, е — вид печатной платы снизу

Тип III.

Печатная плата
с внутренним металлическим слоем

В печатной плате с внутренним металлическим
слоем обычно в качестве внутренней основы
используется алюминий (рис. 4). Он имеет
хорошую теплопроводность (более 200 Вт/мК).
Тепло, проводимое от светодиода, может эффективно распространяться через плату MCPCB
в окружающую среду. По сравнению с подложкой FR4, MCPCB превосходно поддерживает низкую температуру p-n-перехода светодиода.

Рис. 4. Печатная плата с металлическим слоем

Рекомендуемые формы

площадки для пайки

Рекомендуемые формы площадки для пайки,
показанные на рис. 5, можно также найти
в технических требованиях. Выводы (штырьки) модуля PLCC могут непосредственно
припаиваться к площадкам с помощью процесса оплавления или ручной пайки.

Рис. 5. Рекомендуемые формы площадки
для пайки: а) PLCC2; б) PLCC4;
в) 0,5 Вт PLCC4

Тепловое сопротивление

для разных опций монтажа

Рис. 6. Площадь площадки для каждого катода: а) 16 мм2; б) 12 мм2

Благодаря увеличенной площади передачи
тепла печатная плата может действовать как
радиатор, что приводит к более низкому тепловому сопротивлению между точкой пайки
и окружающей средой. Для определения теплового влияния различных конфигураций печатной платы была выполнена тепловая
имитация (рис. 6). Катодные ламели распространяют тепло над печатной платой в зависимости от их площади (см. спецификацию
для маркировки модуля в виде указателя
основного теплового пути). Материалы платы,
площади ламелей и стандартные граничные
условия перечислены в таблице.

Т а б л и ц а . Параметры платы

Наружные размеры печатной платы	Переменные
Материал платы	FR4 и MCPCB
Размер ламелей	Приведен на рис. 7
Толщина платы	1,6 мм
Материал ламелей	Медь толщиной 35 микрон (1 унция)
Рассеиваемая мощность	0,1 Вт
Скорость воздуха	Неподвижный воздух (свободная конвекция)
Температура окружающей среды	25 °C

Рис. 7. Зависимость имитированного теплового
сопротивления RθP–A от площади
печатной платы для светодиода MiPLED

Вычисления для спокойного состояния всегда выполняются с фиксированным рассеиванием мощности, равным 0,1 Вт. Другие источники тепла, например резисторы, регуляторы
напряжения и т. д., не рассматриваются в анализе. Все результаты имитации справедливы
в упомянутых предельных условиях. На рис. 7
показано имитированное тепловое сопротивление между точкой пайки и окружающей
средой Rθ
_P–A для монтажных опций I, II и III.
Однако реальное тепловое сопротивление может
отличаться от имитированного значения и зависит от внешних условий, используемого
материала и остальной тепловой нагрузки вокруг светодиода. Способ измерения реального
теплового сопротивления Rθ
_P–A светодиодного
модуля будет описан далее.

Определение требований

к характеристикам радиатора

Для приложения ASMT-QWBC-Nxxxx
свыше 0,5 Вт предъявляются следующие
требования:

• ток источника питания I_F = 150 мА;
• максимальная температура окружающей
  среды T_Amax = 25 °С;
• 1 светодиод ASMT-QWBC-Nxxxx в модуле.
  Предельное ограничение вычисления:
• максимальная мощность рассеивания [Вт]:
  Pd_max = I_F
  ×V_Fmax = 0,150×3,8 = 0,615;
• максимальная температура p-n-перехода
  светодиода [°C] T_Jmax = 125;
• тепловое сопротивление ASMT-QWBE
  [°С/Вт] Rθ
  _J–P = 40.

Необходимо определить опции монтажа
и размеры, необходимые для реализации
требований приложения. С помощью формулы (13) можно вычислить требуемое тепловое
сопротивление Rθ
_P–A [°C/Вт]:

Rθ
_P–A = (T_Jmax–T_Amax)/Pd_max–Pθ
_J–P =
(125–25)/0,57–40 = 135,4.

На рис. 7 видно, что можно достичь теплового сопротивления, равного 102,6 °C/Вт, если
использовать двустороннюю FR4 печатную
плату с площадью 100 мм².

Методы измерения

в реальном приложении

Из-за трудностей непосредственного измерения температуры p-n-перехода T_J она может быть
оценена косвенно, путем использования модели
внесенного теплового сопротивления. Для этой
процедуры измеряется Rθ
_P–A между точкой пайки
испытываемого устройства и окружающей
средой. С помощью этого значения можно вычислить температуру p-n-перехода.

Ниже описаны процедуры для измерения
Rθ
_P–A и последовательного вычисления T_J:

• Возьмите значение Rθ
  _J–P светодиода из со-
  ответствующих спецификаций.
• Припаяйте к печатной плате светодиод,
  используемый в качестве испытываемого
  устройства (DUT).
• Поместите небольшой термодатчик на штырек
  катода/анода DUT. Обратитесь к спецификации для получения маркировки (катода или
  анода) в виде указателя основного теплового
  пути.
• Подайте на светодиодный модуль необходимый прямой ток. Светодиодный модуль
  должен быть включен в течение примерно
  30 минут, чтобы достичь его температурной
  стабильности.
• Запишите температуру точки пайки T_P,
  температуру окружающей среды T_A, ток I_F
  и соответствующее прямое напряжение V_F.
• Вычислите Rθ
  _P–A системы и T_J для DUT с помощью уравнений (14) и (15):

Rθ
_P–A = (T_P–T_A)/(I_F
×V_F), (14)

T_J = T_P+(I_F
×V_F
×Rθ
_J–P). (15)

Пример вычисления

Для приложения PLCC2 HSMC-A100 конструктивный ток оценивается как I_F = 20 мА.
В соответствии со спецификацией HSMC-A100
следует не допустить превышения температуры p-n-перехода, равной 110 °С. Таким образом,
необходимо измерить температуру окружающей среды T_A, температуру точки пайки T_P
и прямое напряжение V_F.

Результаты теста: T_P = 28 °С, V_F = 2,0 В.

В спецификации HSMC-A100 для величины
Rθ
_J–P установлено значение 280 °С/Вт. Вычислим
значение T_J [°С] для DUT с помощью уравнения (15):

T_J = 28+(20×2,2×280) = 40,32.

Следовательно, T_J<110 °С max.

Преимущества хорошей

тепловой конструкции

Хорошая тепловая конструкция гарантирует, что ограничения для величины T_J
не будут превышены; обеспечивает работу
при более высоких токах, что приводит к получению большей световой отдачи от каждого светодиода; минимизирует снижение
световой отдачи светодиода из-за самонагрева; уменьшает снижение световой отдачи
со временем.

Параметр радиатора дюйм*градус/ватт, что это такое

Параметр радиатора дюйм*градус/ватт, что это такое

Радиатор — устройство для рассеивания тепла в воздухе (излучением и конвекцией), воздушный теплообменник.

Подходя к вопросу о выборе радиатора для силового транзистора или мощного диода, мы, как правило, уже имеем результат предварительно произведенных расчетов относительно той мощности, которую компоненту необходимо будет рассеять через радиатор об окружающий воздух. В одном случае это будет 5 ватт, в другом 20 и т. д.

Для рассеивания большей мощности потребуется радиатор с большей площадью контакта поверхности с воздухом, а если для того же транзистора, работающего в том же режиме, взять радиатор поменьше, то и нагрев радиатора будет сильнее.

Таким образом, для одного и того же ключа справедливым оказывается утверждение: чем больше площадь контактирующей с воздухом поверхности радиатора — тем больше тепла будет рассеяно, и тем меньше нагреется при этом радиатор. То есть чем длиннее радиатор и чем более разветвлен его профиль — тем лучше он будет рассеивать тепло и, соответственно, меньше будет разогреваться.

Если для примера рассмотреть два радиатора, выполненных из профиля одинаковых размера и формы, но разной длины, то более длинный радиатор станет рассеивать тепло быстрее, нежели более короткий. Именно с данным положением тесно связан параметр дюйм*градус/ватт, нормируемый для большинства радиаторов, предлагаемых сегодня на рынке, и называемый «удельное тепловое сопротивление». В этом параметре нет данных о площади, за то есть данные о длине.

Суть данной величины

Дюйм*градус/ватт — величина, применяемая вынужденно. Она относится не конкретно к радиатору, а к металлическому профилю, по сути – к форме профиля, к поперечным размерам профиля металла, от которого данный кусок под названием «радиатор» отрезан. Радиатор длиной в 1 дюйм будет иметь вдвое больше градус/ватт, чем радиатор длиной в 2 дюйма, изготовленный из того же металла точно такого же профиля.

Вдвое более короткий радиатор разогреется на вдвое большее количество градусов относительно окружающего воздуха при одной и той же передаваемой ему тепловой мощности. И чтобы радиатор длиной в 2 дюйма из нашего примера нагрелся так же, как радиатор длиной в 1 дюйм из того же профиля, к нему потребуется подводить вдвое большее количество ватт в форме тепла.

Таким образом, мы получаем простую интерпретацию относительно параметра дюйм*градус/ватт, указываемого для того или иного радиатора. Данный параметр показывает, сколько дюймов радиатора (в длину!) выбранного профиля необходимо использовать, чтобы при непрерывном рассеивании мощности в 1 ватт получить между поверхностью радиатора и окружающим воздухом разность температур в 1°C. Очевидно, этот параметр применим только к тем радиаторам, профиль которых (форма поперечного сечения) по всей длине одинаков.

Зададимся например количеством ватт, которые необходимо рассеять. Зададимся разностью температур, которую между поверхностью радиатора и воздухом необходимо при этом получить — это есть тепловое сопротивление.

Теперь, зная параметр дюйм*градус/ватт легко вычислим требуемую длину радиатора, просто разделив его на полученное тепловое сопротивление. Так мы убедились, что параметр дюйм*градус/ватт — параметр профиля радиатора, сам по себе никак не связанный с его длиной. Можно просто разделить данный параметр на длину имеющегося радиатора в дюймах и таким образом точно получить величину его теплового сопротивления.

Пример расчета

Допустим, имеется радиатор с параметром «удельное тепловое сопротивление» равным 3,1 дюйм*градус/ватт. Длина радиатора 100 мм — это 100/25,4 = 3,937 Дюймов. Разделим 3,1 на длину в дюймах: 3,1/3,937 = 0,7874 (градус/ватт) — это тепловое сопротивление радиатора Rt. Сколько ватт нужно рассеять?

Допустим, P = 20 ватт. На сколько нагреется выбранный радиатор относительно температуры окружающего воздуха?

dt = Rt*P = 20*0,7874 = 15,74 °C.

То есть если наш радиатор стоит на открытом воздухе и к нему подводится тепловая мощность 20 Вт, а температура воздуха +25°C, то температура радиатора составит 25+15,74 = 40,74 °C.

Ранее ЭлектроВести писали, что французский стартап представил обогреватель, который отапливает дом за счёт майнинга. Устройство обойдётся в 3,5 тысячи долларов, а его настройка займёт не более 10 минут.

По материалам: electrik.info.

Чрезвычайно быстрое рассеивание тепла Низкая температура зарядки Быстрое беспроводное зарядное устройство

Поделиться в:

• Склад:
• Отправка: БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА COD Этот продукт поддерживает наложенный платеж при доставке. Совет: не размещайте заказы на товары не наложенным платежом, иначе Вы не сможете выбрать способ оплаты наложенным платежом. Отправка между: Mar 01 – Mar 03, Расчетное время доставки: рабочих дней Время обработки заказа может занять несколько дней. После отправки со склада время доставки (или доставки) зависит от способа доставки.
• Цвет:
• Размер:
• Количество

  － +

• Рассрочка: Беспроцентный Вы можете наслаждаться максимальной 0 беспроцентной рассрочкой, и может не пользоваться этим предложением при размещении заказов с другими товарами ”

Распродажа

Рекомендуемые для вас

Описания

Быстрое рассеивание тепла, вентилятор дополнительно, низкая температура зарядки, высокая зарядная мощность, стабильная производительность, двойная петля, мобильный телефон можно заряжать и заряжать вертикально, инновационный магнит можно разобрать, проводное беспроводное переключение.

Спецификация

Общий	Бренд: Gocomma Модель: F18 Материал: Силикон,ABS Тип акскссуаров: Адаптер питания Цвет: Чёрный
Размер и вес	Вес продукта: 0.1600 kg Вес упаковки: 0.2000 kg Размер продукта (Д х Ш х В): 6.80 x 7.80 x 11.00 cm / 2.68 x 3.07 x 4.33 inches Размер упаковки (Д x Ш x В): 12.00 x 9.20 x 7.50 cm / 4.72 x 3.62 x 2.95 inches
Комплектация	Комплектация: 1xBox, 1xEnglish Instruction, 1xData Cable

Предлагаемые продукты

Отзывы клиентов

Получи G баллы! Будь первым, кто напишет обзор!

FAQ для Чрезвычайно быстрое рассеивание тепла Низкая температура зарядки Быстрое беспроводное зарядное устройство

• Как спасти поврежденные кабели для передачи данных с мобильного телефона? Мобильный телефон кабель данных очень хрупок, и оригинальный мобильный телефон кабель данных очень дорого. В данной статье описаны четыре способа исправить кабель телефона данных: How to rescue damaged mobile phone data cables?  

• Как защитить исходную строку данных от повреждения?

• Какие виды штепсельной вилки и розетки в каждой стране / районе по всему миру?

  Если вы не уверены в том, работают ли ваши электрические устройства в другой стране или нет, вы можете проверить в списке подключаемых и гнездо типов: Путешествие с питания: по всему миру штекер питания и гнездо типа, перечисленные страны SPAN> u> STRONG>

• Как использовать беспроводное зарядное устройство?

• Что такое беспроводное зарядное устройство? Беспроводное зарядное устройство относится к зарядному устройству, который не подключен к терминальному оборудованию, которое должно быть загружено с помощью традиционного зарядного шнура питания и принимает самую последнюю технологию беспроводной зарядки, который передает электрическую энергию с помощью магнитного поля переменного генерируемого между катушками. Подробнее вы можете ссылаться на этот пост.

  How to use wireless charger: all you want to know about it

• Если мой телефон не поддерживает технологию беспроводной зарядки, как использовать беспроводное зарядное устройство? Если ваш телефон не поддерживает его, то рекомендуется купить беспроводной приемник зарядное устройство для установки на вашем телефоне. Подробнее вы можете ссылаться на этот пост.

  How to use wireless charger: all you want to know about it

• Подробнее

Вопросы клиентов

• Все
• Информация о товаре
• Состояние запасов
• Оплата
• О доставке
• Другие

Будьте первым, кто задаст вопрос. Хотите G баллы? Просто напишите отзыв!

Хотите купить оптом ? Пожалуйста, отправьте ваш оптовый запрос ниже. Обратите внимание, что мы обычно не предоставляем бесплатную доставку при оптовых заказах , но оптовая цена будет большой сделкой.

Ваши недавно просмотренные товары

неорганический теплопроводящий наполнитель -> теплопроводящие пластики -> светодиодное рассеивание тепла

термопласт — важные факторы рассеивания тепла в светодиодной промышленности

Это правда, что тепло является врагом номер один в светодиодах. В теории общая эффективность электрооптического преобразования светодиода составляет примерно 54% ​​(идеальная оценка), однако любое упущение в процессе производства или любой дефект материала будет приводят к снижению эффективности преобразования энергии. Исходя из текущего уровня развития светодиодных технологий, самая высокая заявленная эффективность электрооптического преобразования составляет менее половины теоретического значения, а в практических применениях – даже менее 1/4 от По теоретическому значению, окончательное оставшееся электричество будет выделяться в виде тепловой энергии, поэтому привели к выделению тепла.

среди всех решений теплопроводящие пластмассы с характеристиками равномерного рассеяния тепла и легкого веса будут подготовлены к светодиодным компонентам рассеивания тепла, таким как держатель лампы, колпачок и кожух лампы охлаждения и рассеивания тепла, который является одним из наиболее уважаемых методы в настоящее время. Термопласт по сравнению с металлическими материалами, производство энергопотребления, производство загрязнений меньше, больше в соответствии с требованиями защиты окружающей среды, но и с высоким коэффициентом безопасности, моделирование дизайна гибким. и по мере повышения эффективности светодиодного освещения и уменьшения вырабатываемого тепла требования к охлаждению светодиодов будут постепенно снижаться, термопластичный радиатор сможет удовлетворить большинство обычных требований к рассеиванию тепла светодиодных ламп и фонарей.

большинство полимерных материалов относятся к адиабатическому материалу, чтобы получить материалы с хорошей теплопроводностью, один заключается в производстве полимерных материалов с высокой теплопроводностью, во-вторых, полимер был модифицирован для формирования композитного материала и улучшения теплопроводности полимера.

для производителей пластмассы первое является технически сложным и дорогостоящим, а второе легче достичь. согласно статистике, теплопроводность обычного пластика составляет всего около 0,2 Вт / (м · К), если пластик заполнен теплопроводящим наполнителем, его теплопроводность может составлять от 1 Вт / (м · К) до ~ 20 Вт / (м). · K), в 5 ~ 100 раз превышает традиционную пластическую теплопроводность.

Термопластичная матрица включает в себя pa6 / pa66, pps, tpe, pc, pe, pp и т. д. Теплопроводящий наполнитель можно разделить на термо неорганический изоляционный наполнитель и теплоизоляционный неизолирующий наполнитель двух категорий. al2o3 , млрд , AlN , МдО и т.д. эти наполнители могут как гарантировать теплопроводность композитных материалов, так и сохранять электрическую изоляцию изделий, поэтому они широко используются. Неизолирующие термопластичные наполнители имеют металлический порошок, графит, сажу и углеродное волокно с высокой проводимостью и Теплопроводность. Первый может быть превращен в теплопроводящие изолирующие пластмассы путем смешивания с пластиковой подложкой, в то время как последний представляет собой теплопроводящие неизолирующие пластмассы.

для наполненных теплопроводящих полимерных материалов, если наполнитель имеет высокую теплопроводность и хорошую электрическую изоляцию, теплопроводность композиционного материала зависит от вибрации молекулярной цепи полимерной матрицы и взаимодействия между решеточным фононом и наполнителем решетчатого фонона. если наполнитель является проводящим, теплопередача в композите зависит от результата взаимодействия электронного теплообмена с полимером и колебания решетки наполнителя.

Как описано выше, важность теплопроводящих пластиков для светодиодных светильников очевидна. Со светодиодными светильниками, световыми радиаторами, электромобилями, медицинским оборудованием и легкими транспортными средствами, увеличивающими спрос на пластик, перспективы весьма оптимистичны.

Механизм рассеивания тепла | Renesas

Одна из важных функций корпусов – отвод тепла, выделяемого полупроводниковыми приборами, в которых они находятся.

Производство тепла

Выработка тепла влияет на безопасность, надежность и производительность.

Тепло выделяется, когда через резистор в электрической цепи протекает ток.

Полупроводниковое устройство можно рассматривать как тип резистора, который выделяет тепло пропорционально сопротивлению включения (внутреннему сопротивлению, когда ток течет через устройство), когда ток течет через него.

Тепло может отрицательно повлиять на само полупроводниковое устройство, а также на электронную систему, которая использует это устройство. В частности, это может серьезно снизить безопасность, производительность и надежность.

Чрезмерное тепло, вызванное плохой конструкцией отвода тепла, может привести к выделению дыма или возгоранию, а также к снижению производительности устройства, например, к снижению его скорости работы, а в худшем случае – к повреждению устройства или к выходу его из строя. Даже если удастся избежать наихудшего случая, на надежность отрицательно скажутся неисправности устройства и сокращение срока службы системы.

Чтобы избежать этих неблагоприятных эффектов, для корпусов полупроводников важна тепловая конструкция.

Тепло выделяется тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Тепло передается тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. На изображении ниже показано, как тепло течет от источника (то есть чипа) к конечному месту назначения, атмосфере, в контексте реальной рабочей среды, которая включает печатную монтажную плату (PWB) и атмосферу.

Рисунок 1 Пути рассеяния тепла и причины термического сопротивления

Отвод тепла в основном осуществляется через печатную плату.

Поскольку тепловое излучение эффективно только при достаточно большой площади поверхности корпуса, следующие три пути, показанные на диаграмме ниже, вносят основной вклад в отвод тепла.

• Конвекция от верхней поверхности упаковки в атмосферу
• Проводимость от внешних штифтов / шариков к плате и затем конвекция в атмосферу
• Конвекция от боковых сторон упаковки в атмосферу

Рисунок 2 Пути теплового потока

Из этих трех путей путь отвода тепла через канал является наиболее эффективным и, согласно некоторым расчетам, составляет 80% от общего тепловыделения. Фактический анализ рассеивания тепла показывает, что 90% тепла выделяется через 352-контактный PBGA, установленный на 4-слойном корпусе, и только 10% тепла рассеивается с поверхности корпуса.

Термическое сопротивление

Определения термических сопротивлений и параметров тепловых характеристик для IC

Методы измерения и определения термического сопротивления показаны ниже на основе спецификаций JEDEC.

Рисунок 3 Определения термического сопротивления и тепловых характеристик

θj	θja – это термическое сопротивление между температурой перехода микросхемы и температурой окружающей среды, когда корпус установлен на PWB.К условиям измерения будет применяться естественная конвекция или принудительная конвекция. θja используется для сравнения тепловых характеристик различных корпусов.
Ψjt, Ψjb	Ψjt – это параметр тепловых характеристик по отношению к общей потребляемой мощности (P) устройства, указывающий разницу температур между стыками кристалла (Tj) и центром верхней поверхности корпуса (Tt). Ψjb – это параметр тепловой характеристики по отношению к общей потребляемой мощности (P) устройства, указывающий на разницу температур между переходами микросхемы (Tj) и печатной платой рядом с корпусом (Tb).Ψjt и jb используются для оценки Tj из P, Tt и Tb
θjc, θjb	θjc – это тепловое сопротивление между Tj и температурой поверхности корпуса (Tc), когда все тепло течет от стыков к верхней поверхности корпуса. θjc в основном используется в модели с двумя резисторами для оценки Tj, когда большая часть тепла течет от стыков к верхней поверхности корпуса. θjb – тепловое сопротивление между Tj и Tb, когда все тепло течет от стыков к PWB. θjb используется для модели с двумя резисторами.

Ссылка: JEDEC JESD51

Примечания:

• Термическое сопротивление и термические характеристики существенно зависят от условий окружающей среды.
• По этой причине JEDEC определяет определенные условия окружающей среды для определения каждого термического сопротивления.
• Тепловой расчет системы должен выполняться с учетом условий использования.
• В частности, θjc может быть чрезмерно оценен с учетом условий использования, таких как способность теплоотвода.

Определения термических сопротивлений для дискретных устройств

Переходные тепловые сопротивления, в дополнение к устойчивым тепловым сопротивлениям, имеют решающее значение для дискретных и силовых устройств из-за их более высокого тепловыделения.

Определение тепловых параметров для дискретных устройств

	Символ	Описание
Номинальная мощность	P T или P ch	P T или P ch – это верхний предел мощности, применимый к дискретному устройству, который в основном определяется способностью рассеивания тепла.
	T C или T c	T C of T c – это температура в центральной точке нижней поверхности упаковки или у основания вывода для слива. *: C или c: case
	T A или T a	T A или T a – температура окружающей среды. *: A или a: окружающий
Номинальная температура	T шасси (макс.)	T ch (max) – верхний предел температуры канала (микросхемы) полевого МОП-транзистора.Обычно это
	T stg	T stg – это допустимый диапазон температур при хранении устройств MOSFET или модуля или устройств, содержащих MOSFET.
Переходное термическое сопротивление	р т (т)	r th (t) – величина, обратная теплопроводности потерь мощности для прямоугольного импульсного источника питания.
Устойчивое тепловое сопротивление	R th (ch-C) или θ ch-c	R th (ch-C) или θ ch-c – это тепловое сопротивление между каналами и корпусом.
	R th (ch-A) или θ th	R th (ch-A) или θ th – это тепловое сопротивление между каналами и температурой окружающей среды.
	R th (ch-C) или R th (ch-A) можно получить из абсолютно максимального номинала, PT и Tch (max), в соответствии со следующей формулой. *: символ может отличаться в зависимости от продукта.

Рисунок 4 Определение тепловых параметров для дискретных устройств

Самый быстрый словарь в мире: словарь.com

отвод тепла отвод тепла

настроение ваше обычное настроение

начало событие, которое является началом

теплота диссоциации теплота, необходимая для того, чтобы жидкое вещество распалось на более простые составляющие

38″>

рассеяние и рассеяние рассеянием

предвкушение акт предсказания, как рассуждения о будущем

восприятие процесс осознания посредством органов чувств

участие акт долевого участия в деятельности группы

тепловое истощение состояние, сопровождающееся головокружением, тошнотой и слабостью, вызванное истощением биологических жидкостей и электролитов

теплота растворения тепло, выделяемое или поглощаемое при растворении одного моля вещества в большом объеме растворителя

гибридизация (генетика) процесс смешения различных видов или разновидностей животных или растений и, таким образом, получение гибридов

3″>

выкуп акт обратной покупки ранее проданного

Возмездие справедливо заслуженное наказание

дискриминация, несправедливое обращение с человеком или группой лиц на основе предубеждений

тепловая прострация состояние, сопровождающееся головокружением, тошнотой и слабостью, вызванное истощением биологических жидкостей и электролитов

распределение акт распределения или распределения

перераспределение снова рассеивается

теплота сублимации теплота, поглощаемая единицей массы материала при переходе из твердого в газообразное состояние

35″>

обман вводящая в заблуждение ложь

эмансипация освобождает кого-то от контроля другого

Отвод тепла и изоляция – что вам нужно знать

Отвод тепла – неизбежный, но, тем не менее, отрицательный побочный эффект ряда процессов в различных отраслях промышленности – от ковки стали до привода электромобиля.

На передачу тепла может влиять ряд факторов. Важно понимать, каковы эти факторы и результаты, чтобы найти правильный способ решения проблемы рассеивания тепла с помощью правильной изоляции.

Вот что вам нужно знать о рассеивании тепла и о том, как теплоизоляция может помочь в этом.

Факторы, влияющие на теплопередачу

Теплопроводность, толщина и общая площадь материала влияют на то, насколько эффективно он рассеивает тепло. Существует уравнение для расчета скорости теплопередачи через материал, которое выглядит следующим образом:

Скорость теплопередачи = k • A • (T1 – T2) / d

K = значение теплопроводности

A = площадь поверхности

T1 = температура внутри объекта

T2 = температура вне объекта

d = толщина

Очевидно, что разные материалы имеют разные уровни теплопроводности. Металлы, как хорошие проводники тепла, имеют более высокие значения теплопроводности (измеряются в единицах Вт / м / ° C). Алюминий имеет значение k 237, медь 398, золото 315. Применение также влияет на скорость теплопередачи. Если мы говорим о печи или обжиговой печи, внутренняя температура, вероятно, будет выше 1000 ° C, поэтому без какой-либо изоляции можно ожидать, что скорость передачи тепла будет значительно выше.

Изоляционные материалы, такие как слюда, имеют гораздо более низкие значения теплопроводности.Слюда имеет теплопроводность примерно 0,71 – это означает, что скорость передачи тепла через слюду намного ниже. Наши микропористые продукты Elmtherm имеют гораздо более низкую скорость теплопередачи: 0,020 Вт / мК при низких температурах и 0,036 Вт / мК при более высоких температурах.

Таким образом, добавляя изоляционный слой с более низкой теплопроводностью и, следовательно, более низкой скоростью теплопередачи, вы замедляете скорость теплопередачи (или потерь) в целом.

Это замедление теплопередачи может быть жизненно важным по ряду причин.

Снижение затрат

Потери тепла во время производственных процессов – особенно тех, которые требуют очень высоких температур – могут иметь большое влияние на потребление энергии и, следовательно, на стоимость работающего оборудования. Взяв пример из недавнего проекта, который мы работали над обеспечением теплоизоляции для вращающейся печи – в определенной секции печи до установки нашего решения Elmtherm скорость теплопередачи в среднем составляла 182 мДж / ч (мегаджоули в час. ).После ремонта печи с использованием нашего раствора скорость теплопередачи была снижена до 109 мДж / ч, то есть на 40%. Это привело к значительной экономии энергопотребления – около 15,1 кг / т топлива при производстве, что означает ежегодную экономию в размере 90 тыс. Фунтов стерлингов.

Безопасность

В промышленных или даже потребительских условиях снижение скорости теплопередачи может быть жизненно важным для обеспечения безопасности использования оборудования, часто для соответствия строгим отраслевым нормам. В более конкретном примере снижение скорости теплопередачи может быть особенно важным в электромобилях. Электромобили (EV) питаются от литий-ионных батарей. Эти батареи идеально подходят для питания электромобилей из-за их высокой плотности энергии, но, к сожалению, они подвержены риску процесса, называемого тепловым разгоном. Температурный разгон происходит при коротком замыкании или неисправности батареи, вызывая повышение температуры внутри элемента, которое быстро распространяется на остальную часть батареи за счет теплопередачи.Это создает непреодолимую цепную реакцию, невероятно высокие температуры во всем пакете и, в конечном итоге, пожар или взрыв. Использование изоляции между элементами аккумуляторной батареи и в корпусе блока позволяет снизить скорость рассеивания тепла, давая пассажирам автомобиля больше времени для достижения безопасности.

Снижение затрат на техническое обслуживание

Постоянное воздействие экстремально высоких температур отрицательно влияет на термические свойства материала и даже на структурную целостность. Без надлежащей изоляции ускоренная теплопередача может означать, что систему или оборудование придется ремонтировать чаще. Это приводит к увеличению времени простоя, снижению производительности и, в конечном итоге, к увеличению затрат.

Решение проблемы рассеивания тепла с помощью изоляции на основе слюды

Использование правильного типа изоляции, в зависимости от вашего применения, может помочь вам значительно снизить скорость теплопередачи, снизить затраты и повысить эффективность и безопасность. Elmelin разрабатывает и производит индивидуальные изоляционные материалы на основе слюды более 100 лет.Мы работаем с широким спектром отраслей, включая литейное производство и сталелитейную промышленность, электронику, автомобилестроение и непрерывную обработку, чтобы помочь выбрать правильный тип изоляции. Если вы хотите узнать больше, свяжитесь с нами.

Как выбрать методы отвода тепла печатной платы

Управление теплом – рутинная часть нашей жизни. Каждый рецепт, который мы готовим, включает инструкции о том, как нагревать его, и мы меняем одежду в зависимости от температуры на улице.Мы заливаем в машины масло и охлаждающую жидкость, чтобы они не закипели, и включаем кондиционер, чтобы всем было комфортно в теплый день. Управление теплом стало настолько обычным явлением, что легко забыть, насколько это важно, пока не произойдет что-то необычное, например, потеря электроэнергии в самый жаркий день года. Этот инцидент определенно был упражнением в управлении температурным режимом!

Управление теплом также является важной частью проектирования и производства печатных плат.Плата, не предназначенная для отвода выделяемого тепла, может привести к проблемам в работе или даже к полному отказу. Во время производства также важно управлять теплом, чтобы выдерживать высокие температуры, применяемые в процессе пайки. При проектировании очень важно использовать адекватные методы отвода тепла от печатной платы, и вот несколько рекомендаций, которые будут вам полезны в вашем следующем проекте.

Тепловые проблемы в работе печатной платы

Конструкция вашей печатной платы будет выделять тепло во время работы, и сколько тепла будет зависеть от того, сколько энергии используется и на каких частотах плата будет работать.Чем больше эти факторы увеличиваются, тем выше будет рабочая температура платы. Эти более высокие температуры затруднят достижение печатной платы заданного уровня производительности. Таким образом, цель состоит в том, чтобы спроектировать плату так, чтобы тепло отводилось от цепей, не создавая на плате горячих точек.

Один из способов правильно отвести тепло – использовать саму плату в качестве радиатора. Материалы для изготовления печатных плат, такие как FR-4, предназначены для поглощения тепла и во многих случаях могут удовлетворительно с ним справляться.Но для высокоскоростных схем и плат, проводящих большую мощность, FR-4 может быть недостаточно. У вас может быть ситуация, когда медная схема будет иметь большую теплопроводность, чем диэлектрический материал печатной платы, и будет легко проводить тепло через дорожки в другие компоненты. В таких случаях в конструкцию необходимо включить более экстремальные методы управления температурным режимом.

Другой важной областью управления температурным режимом является проектирование блока питания платы. Этим источникам часто требуются дополнительные усилия для управления их теплом, которые могут включать в себя радиаторы, прикрепленные к ним с помощью изоляторов, термопаста или даже прикрученные к плате.В некоторых случаях вам может потребоваться изучить возможность использования альтернативного радиатора, например, прикрепить компоненты к корпусу системы, чтобы помочь рассеять тепло. Рекомендуется оценить тепловой поток вместе с командой инженеров-механиков, чтобы найти наилучшие способы отвода этого тепла.

Методы проектирования печатных плат для рассеивания тепла

Чтобы справиться с более серьезными тепловыми проблемами высокоскоростных и высокомощных плат, вот несколько методов проектирования, которые могут помочь:

• Большие металлические прокладки под горячими частями, действующие как «тепловые» прокладки.
• Переходные отверстия со сплошным заполнением для отвода тепла от термопрокладок к заземляющим плоскостям.
• Радиаторы, подключенные к термопрокладкам горячих частей.
• Использование материалов плиты с лучшими тепловыми свойствами, таких как полиимиды или плиты с металлической сердцевиной.
• Охлаждающие вентиляторы, а также стратегическое расположение компонентов для помещения горячих компонентов в циркуляционный тракт вентилятора.

Убедитесь, что горячие детали могут прямо прилегать к термопрокладкам. Любые пустоты под подушками могут нагреться и свести на нет эффективность термопрокладки.Также обратите внимание на любые неровности припоя на термопрокладке, так как это может помешать прочному контакту с деталью для проведения тепла.

Применение анализа эффективного теплоотвода электронного оборудования на основе гибких нанокомпозитов

Основные моменты

•

Разработано и проанализировано эффективное охлаждение электронного устройства.

•

Используется гибкий нанокомпозитный материал со сверхвысокой теплопроводностью.

•

Анализ модели, моделирование и эксперимент подтвердили эффективность.

Реферат

Эффективный отвод тепла электронного оборудования очень важен, его характеристики отвода тепла напрямую определяют срок службы самого оборудования. Портативное оборудование электронной связи, когда оно используется в условиях чрезмерно высокой температуры поверхности, необходимо эффективно рассеивать тепло, чтобы обеспечить удобство использования портативных устройств.В соответствии с этим требованием в данной статье представлен гибкий композитный материал, основанный на наноэффективных методах охлаждения, который может сохранить макет, за счет улучшения внутреннего теплового тракта он может достичь эффективного рассеивания тепла. Метод теплового сопротивления сети используется для анализа теплопередачи в оборудовании и проводится термический анализ местного теплового сопротивления. В то же время с помощью моделирования электронного оборудования и анализа конечных элементов можно точно оценить падение температуры оборудования после улучшения.Наконец, проверяется экспериментальное сравнение производительности устройства до и после оптимизации режима ожидания и рабочего режима. Результаты показывают, что оптимизированная температура источника тепла оборудования может быть снижена до 8,5 ° C, температура поверхности оборудования может быть снижена примерно на 5 ° C ~ 7 ° C, а оборудование конечного контроля находится в устойчивом режиме ожидания температура около 39 ± 0,5 ° C, чтобы обеспечить комфорт использования, а также продлить срок службы оборудования. Эффективная тепловая конструкция электронного оборудования на основе гибких нанокомпозитов может обеспечить удобное и надежное решение для охлаждения устройств с высокой плотностью теплового потока.

Ключевые слова

Нанокомпозиты

Электронное оборудование

Тепловое сопротивление сети

Эффективное рассеивание тепла

Термический анализ

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Copyright © 2020 Southwest Jiatong University. {2} \ tau}) \ frac {L} {a}, V = I (ne2τm) aL,

, где mmm и eee – масса и заряд электрона соответственно, LLL и aaa – длина и площадь проводящего материала, составляющего резистор, nnn – плотность носителей заряда, а τ \ tau τ – интервал времени между два столкновения электронов в резисторе.Сопротивление также можно расширить до:

R = ρLA, R = \ frac {\ rho L} {A}, R = AρL,

, где ρ \ rhoρ – удельное сопротивление , – свойство материала резистора, а LLL и AAA – длина и площадь поперечного сечения соответственно резистора.

Неупругие столкновения электронов, движущихся по проводнику, являются причиной сопротивления. Кристаллическая структура атомов металла в проводнике препятствует прохождению через него электронов. В любой данный момент электроны имеют определенную вероятность неупругого рассеяния от металлической решетки, передавая часть своей энергии решетке в виде кинетической энергии, т.е.е. высокая температура. Это рассеивание тепла в решетке, называемое нагревом Джоулей , является источником рассеивания мощности в резисторе. Обратите внимание, что хотя межэлектронные столкновения могут давать свою собственную связанную тепловую энергию движения, эта энергия остается внутренней по отношению к системе до тех пор, пока она не рассеивается в металлической решетке, которая не переносит ток.

Расчет среднего времени свободного пробега электронов, движущихся по проводнику, показывает, что электроны проходят через большое количество узлов решетки, прежде чем существенно взаимодействуют с катионами металлов.Объяснение этому факту исходит из квантовой механики и дуальности волна-частица. Из-за волновой природы электрона электроны могут распространяться без неупругого рассеяния на большее расстояние через решетку, чем ожидалось, и вероятность рассеяния гораздо более чувствительна к дефектам решетки, чем плотность решетки.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.