任何散熱解決方案的目標是確保器件的工作溫度不超過由制造商規(guī)定的安全范圍。在電子工業(yè)中，這個操作溫度被稱為該裝置的“結溫。”以一個處理器，例如，該術語字面上指的是電功率轉換成熱的半導體結。

為了維持操作中，熱必須流出半導體中的這樣的速率，以確?？山邮艿慕Y溫。此熱流遇到阻力，因為它從連接移動整個器件封裝，就像電子遭遇阻力通過布線時流過。在熱力學方面，該電阻被稱為導通電阻和由幾部分組成。從結，熱可以流向組件，其中，一個散熱器可以位于的情況下。這被稱為ΘJC，或結到外殼的耐熱性。熱還可以從組件的頂面并進入板流走。這就是所謂的結對板電阻，或ΘJB。

ΘJB被定義為結和電路板的功率除以溫差當熱路是結才登機。為了測量ΘJB，該裝置的頂部是絕緣和冷板安裝到電路板邊緣(圖1)。這是真正的耐熱性，這是該裝置的特性。唯一的問題是，在實際應用中一個不知道多大的權力正在從不同的傳輸路徑。

環(huán)式冷板RΘJB的圖像

ΨJB是當多個傳熱路徑被使用，如側面和組件的頂部以及所述板的溫度差的度量。這些多條路徑中固有的實際系統(tǒng)和測量必須謹慎使用。

由于一個組件內的多個熱傳遞路徑，一個單一的電阻不能用于精確地計算結溫。從結點至環(huán)境熱阻必須進一步細分為電阻網絡，以提高結溫預測的準確性。一個簡化的電阻網絡示于圖2。

路口的圖像到環(huán)境電阻網絡

圖2：結到環(huán)境電阻網絡。1

按喬伊納等al.1相關因素ΘJMA做電路板溫度以前的工作(見公式1)。的ΘJMA是從結到外界的總熱阻，當所有的熱傳遞路徑進行評估。在這種情況下，ΘCA由散熱器的熱阻，以及設備和沉之間的界面電阻來表示。

表1列出的JEDEC參數(shù)為一個典型BGA部件。這些都是用在下面例子的計算：

ΘJMA=結到流動空氣的熱阻ΘJB=結到電路板熱阻ΘJC=結到外殼熱阻ΘCA=外殼到環(huán)境的熱阻TBA =板溫度上升

方程1

(1)

表1：典型的熱包裝規(guī)格

作為電路板布局變得更致密，有必要設計出使用最少的空間可能優(yōu)化熱解。簡單地說，有沒有保證金，以便過度設計的散熱片緊密的組件間距。占板耦合的效果是這種優(yōu)化的一個重要部分。只存在，如果結到外殼的熱傳遞路徑被認為是可能使用一個超大的散熱片。

為了確保在55°C的環(huán)境105°C的結溫，典型的成分(見表1)需要2.05°C / W散熱器電阻(如果我們忽略板傳導)。當板傳導是考慮到，實際的結點溫度可以低至74℃，假設板溫度是相同的空氣溫度。這表示一個散熱片，比需要的大。

從這個例子中，很明顯，從組件結所有的傳熱路徑必須加以考慮。僅使用ΘJC和ΘCA值可以導致比最佳散熱器較大而可能不準確地預測工作結溫。使用所提出的相關性也可以預測結溫當基板溫度從實驗已知的，如圖3所示。

董事會溫升對結溫的效果圖片

圖3：在結溫電路板溫度升高的影響。

當有一個以上的組成，情況變得比與板上只是一個單一的部件要復雜得多。有通過PCB的組件和相鄰卡之間組件之間傳導耦合，以及輻射和對流耦合。一個簡單的PCB與兩個組件是如圖4所示的兩個組件的功耗被假定為P1和P2，并且假定我們可以忽略的輻射熱傳遞。每個設備下的電路板溫度TB1和Tb2的分別。我們還假設板上的兩個組件之間的橫向阻力θb1b2。

印刷電路板具有兩個構成部件的概略

圖4：有兩個組成部分PCB的簡單示意圖。

PCB的電阻網絡具有兩個分量的圖像

圖5：在PCB與兩種組分的簡單的電阻網絡。[!--empirenews.page--]

施加能量平衡在節(jié)點J1，J2，b1和b2：

方程2

(2)

方程3

(3)

方程4

(4)

方程5

(5)

有四個方程，四個未知數(shù)：TJ1，TJ2。 TB1和Tb2的。未知數(shù)可以通過求解聯(lián)立方程來確定。這個簡單的實施例證明，通過用導電路徑耦合兩個組件，它變得更加復雜，以找到結溫。在現(xiàn)實生活中的應用，情況比上述的例子復雜得多遇到多個組件和多個PCB具有不同傳導平面全部通過傳導，對流，輻射和交互時。

為了得到合理的答案是必要的設計師使用合理的工程判斷在逼近不同組件之間的耦合。這可以通過以下方法來實現(xiàn)：

方法1 - 分析模型，使用一個控制體積法或電阻網絡模型。這種方法需要的問題過分簡單化;否則該溶液變得非常復雜和不實用的。

方法2 - 一種簡化的幾何使用CFD的，所描述的Guenin [4]。該方法說明的等效表面積為一個組件被發(fā)現(xiàn)為：

方程6

(6)

其中，一個是componentn的等效觸地區(qū)域，Pn為componentn的功耗，PTOTAL是總功率耗散和ATotal是PCB的總表面積。等效觸地區(qū)域被計算之后，一個簡單的PCB具有1瓦特的觸地區(qū)域的和功耗單個部件可以用CFD模擬。這個過程有效地計算板溫度和環(huán)境(θBA)為1瓦特的功率消耗之間的差。圖6顯示了CFD模擬在一個這樣的組件和圖7顯示了作為θBAPCB尺寸的函數(shù)。圖7可用于通過簡單地計算它們的有效觸地區(qū)域，以確定θBA用于其他組件。假設所有組件都具有相同的空間尺寸。

CFD模擬單個組件的PCB上的圖像

圖6：CFD模擬單一成分的在PCB [4]。

ΘBA分布的圖像作為PCB尺寸的功能

圖7：ΘBA分布PCB尺寸4的功能。

板溫度然后可以計算為：等式7

(7)的結溫度然后可以計算為：等式8

(8)

凡ψJB的特性參數(shù)。

方法3 - 測量板溫度，結核病，實驗，如果PCB是可用的，并使用等式8找到結溫。再次，這是一個近似值，因為根據(jù)該裝置耦合到印刷電路板的條件可能是比用JEDEC測試板中使用完全不同的。