热建模设计应对汽车电子散热三大挑战

热建模设计应对汽车电子散热三大挑战热建模设计应对汽车电子散热三大挑战散热为什么很重要？对于大多数半导体应用来说，快速转移裸片热量并使热量散发到更大的系统中去可以防止硅片上产生热量高度集中的区域。硅裸片的典型工作温度从105℃到150℃，取决于具体的应用。在较高温度时，金属扩散越来越厉害，最终器件将因短路而发生故障。裸片的可靠性很大程度上取决于裸片在高温环境下所处的时间。在很短的时间内，硅裸片可以承受的温度远高于经公布的可接受值。但是，随着时间的推移，器件的可靠性将受到影响。由于存在功率需求和发热限制之间的这种微妙平衡，热建模已经成为汽车行业的一种重要工具。汽车安全行业如今追求的是更小的组件和更少的器件数量，这迫使半导体供应商用更高的功耗换取在芯片中集成更多功能。由此产生的更高温度最终将影响可靠性，进而影响汽车安全性。但通过在设计周期早期优化裸片布局和电能脉冲时序，设计工程师可以用更少的硅测试装置提供最优化的设计，从而进一步缩短开发周期。半导体热封装汽车电子行业使用多种不同的半导体封装类型，从小型单功能晶体管到复杂的功率封装，后者能够提供100条以上引线以及专门设计的散热功能。半导体封装的作用是保护裸片，在系统中提供器件与外部无源器件之间的电气连接以及散热管理。本节将主要讨论半导体封装在裸片散热方面的性能。在引线式封装中，裸片被安装在一个称为裸片焊盘的金属盘上。这种焊盘在整个制造期间支撑裸片，并提供良好的导热表面。汽车行业中的常见半导体封装类型是裸焊盘，或者叫做PowerPAD型封装(图1)。[pic]裸片焊盘底部是裸露的，且被直接焊接到PCB上，以提供从裸片到PCB的直接热量传递。主要散热路径向下穿过焊接到电路板的裸焊盘，这样热量可以通过PCB散发到周围环境中。裸焊盘型封装通过封装底部传导约80%的热量到PCB，剩下2