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关于过孔、通流和温度的一本书

05/30 14:54
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这本书的体量不大,整体以测试数据为基础,讲述过孔、过流和温度等相关问题。

第一个问题是关于铜厚的,产品的叠层设计,0.5oz对应的厚度是0.6mil,1oz对应的厚度是1.2mil,奇怪的是将其用公制mm表示,1oz对应的厚度是0.035mm,公制转换成英制,则对应1.38mil,还有制造工艺上的公差又有+/-10%。这些偏差是常见的经验值造成的,是需要注意的。

第二个问题,常见的散热形式有三种:介质传导、空气对流和热辐射。介质传导中介电材料的导热有两个方向:一是x-y平面,平行于表面,称之为平面导热;二沿着z方向,垂直于表面,称之为纵向导热。衡量导热性能的指标就是导热系数,常见平面导热数值范围(Tcon-x)0.5~0.6,纵向导热(Tcon-z)0.3~0.5。实际产品设计中,常见的铜导热系数高达386。

第三个问题,温度的分布实际上是一个点的概念,而不是面。温度分布很小是均匀变化的,这是因为:

电流密度分布的差异(比如集肤效应

局部散热条件的变化(比如介质厚度的变化)

环境热边界条件的不一致(比如散热器接触不均匀)

走线温度呈现的是梯度分布,中心温度最高,向末端递减。

以此可以推出能量消耗也是点的概念,比如传输线的瞬时阻抗发生变化,电阻率发生变化,能量的消耗在此处也会发生变化。

第四个问题,过孔的温升不是由电流决定的,取决于相连的走线,走线的导电截面积约为通过导电截面积的1.5~2倍,两者温度趋于一致。这时候,就不需要打多个过孔来处理散热,而是通过介质层快速传导热,而非过孔本身。

内存走线比外层走线温度低,也是因为介质层的散热能力比空气对流和热辐射更强。

第五个问题,过孔的电流密度。见下图:

通孔前端电流密度:递减趋势

通过后端电流密度:递增取舍

孔壁周围电流密度比较均匀

无论是单个过孔还是多个过孔,电流密度情况是相似的。

第六个问题,通流能力。关于我们常说的40mil,1oz的铜箔通流能力1A这个经验值,这个经验值忽略了一个时间的因素,书中列出了实验数据,20mil,1.5oz的铜箔,8.3A电流 2H的时间发生熔断,电流变为8.4A,时间为1H16分。

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