日本語
1. 熱抵抗: 熱設計の「世界共通通貨」
温度はパワーコンポーネントの生命線です。熱放散能力は熱抵抗 (Rth)、つまり電力 1 ワットあたりの温度上昇で測定されます。
ウェーハから環境までの熱経路に沿って、各材料層が直列に積み重ねられて熱抵抗のシェアに寄与します。一般的なパス: チップ → はんだ層 → プラグ実装面 → パッケージ基板 → ヒートシンク → 空気。設計目標は、総熱抵抗を十分に低く保つことです。25°C の環境でジャンクション温度を 85°C 未満に保つ必要がある 20 W レーザーの場合、総熱抵抗は 3°C/W 未満に保つ必要があります。
2. 3 つのレベルの熱最適化
レベル 1: 材料の選択- 熱抵抗を低減する基本的な方法。はんだ層には、導電性接着剤の代わりに Au-Sn 共晶が使用されています。セラミック基板として Al2O3 の代わりに AlN 窒化アルミニウムが選択されており、熱伝導率が大幅に向上しています。
レベル 2: 構造設計- 熱経路を短縮します。高出力コンポーネントはチップを大面積の金属ベースに直接取り付けます - Xuri 高出力レーザー ハウジング BOX-80*48-2PIN は大面積の固体底板設計を採用しており、熱が最短経路で外部ラジエーターに到達することができます。
レベル 3: インターフェイス処理 - 「ラスト マイル」での障害を防止します。パッケージとヒートシンク間の熱インターフェース材料が不均一に適用されている場合、インターフェースの熱抵抗が全体の 3 分の 1 を占める可能性があります。界面処理は、最も安価で即効性のある熱最適化です。
これら 3 つのレベルは相互に依存しています。マテリアルは天井を設定し、構造はパスを設定し、インターフェイスは床を設定します。
[次のエピソード] 次のシリーズの最終回 - パッケージングの失敗分析: 製品が失敗したときに根本原因を見つける方法。
【用語解説】
1. 熱抵抗：熱伝達経路における温度降下と電力の比、単位は°C/W
2. ジャンクション温度: チップのアクティブ領域の温度。コンポーネントの寿命評価の中核パラメータ
3. 窒化アルミニウム (AlN) : 170-200 W/m・K の高熱伝導率セラミックス。ハイパワーパッケージングに最適な基板
4. サーマルインターフェースマテリアル (TIM) : 固体接触表面間の微細な隙間を埋め、界面の熱抵抗を低減する材料
