Αλλαγές στις τεχνολογικές τάσεις και τον θερμικό σχεδιασμό
Τα τελευταία χρόνια, η "μικρογραφία", η "υψηλή λειτουργικότητα" και η "ευελιξία σχεδιασμού" έχουν γίνει η τάση ανάπτυξης της τεχνολογίας εξαρτημάτων ημιαγωγών. Αυτό που πρέπει να εξετάσουμε εδώ είναι πώς αυτές οι τάσεις στα εξαρτήματα ημιαγωγών θα επηρεάσουν τον θερμικό και θερμικό σχεδιασμό.
"μικρογραφία"
Η ζήτηση για σμίκρυνση των προϊόντων έχει προωθήσει τη μικρογραφία των ICs, των πινάκων κυκλωμάτων τοποθέτησης και άλλων πυκνωτών. Κατά τη διαδικασία της μικρογραφίας των εξαρτημάτων ημιαγωγών, για παράδειγμα, τα τσιπ IC που συσκευάζονται σε μεγαλύτερες συσκευασίες μέσω οπών όπως το TO-220 δεν συσκευάζονται επί του παρόντος σε πολύ μικρότερες συσκευασίες τοποθέτησης επιφάνειας. Σπάνιος.
Επιπλέον, έχουν υιοθετηθεί ορισμένες μέθοδοι για τη βελτίωση της ολοκλήρωσης. Για παράδειγμα, τα τσιπ IC που τοποθετούνται στην ίδια συσκευασία προσαρμόζονται σε δύο για να τα διπλασιάσουν ή το επίπεδο ενσωμάτωσης αυξάνεται με την τοποθέτηση τσιπ ισοδύναμων με δύο τσιπ, αυξάνοντας έτσι τις λειτουργίες ανά περιοχή μονάδας (λόγος λειτουργικής περιοχής).
Η μικρογραφία και η υψηλή ενσωμάτωση τέτοιων εξαρτημάτων θα αυξήσει την παραγωγή θερμότητας. Παραδείγματα παρουσιάζονται παρακάτω. Η θερμική εικόνα στα αριστερά είναι ένα παράδειγμα μικρογραφίας συσκευασίας, το οποίο είναι ένα συγκριτικό παράδειγμα πακέτου 20×20×20mm και ενός πακέτου 10×10×10mm με την ίδια κατανάλωση ενέργειας. Προφανώς, το κόκκινο χρώμα που δείχνει υψηλή θερμοκρασία είναι πιο συμπυκνωμένο στη μικρότερη συσκευασία, δηλαδή, η θερμότητα είναι μεγαλύτερη. Στα δεξιά υπάρχει ένα παράδειγμα υψηλής ολοκλήρωσης. Κατά τη σύγκριση προϊόντων με ένα τσιπ και δύο μάρκες στο ίδιο πακέτο μεγέθους, μπορείτε να δείτε καθαρά ότι η διαφορά θερμοκρασίας είναι επίσης πολύ προφανής.
Η τοποθέτηση υψηλής πυκνότητας μειώνει το αποτελεσματικό εύρος διάχυσης θερμότητας των συσκευών τοποθέτησης επιφάνειας που διαχέουν θερμότητα στον πίνακα κυκλωμάτων και η παραγωγή θερμότητας αυξάνεται. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος στο κέλυφος είναι υψηλότερη, η ποσότητα θερμότητας που μπορεί να διαλυθεί θα μειωθεί. Από τα αποτελέσματα, αν και η αρχική υψηλή θερμοκρασία ήταν μόνο γύρω από τα θερμαντικά συστατικά, ολόκληρος ο πίνακας κυκλωμάτων είναι τώρα σε κατάσταση υψηλής θερμοκρασίας. Αυτό οδηγεί ακόμη και σε αύξηση της θερμοκρασίας των συστατικών που παράγουν λιγότερη θερμότητα.
Για να βελτιωθεί η λειτουργία του εξοπλισμού, είναι απαραίτητο να αυξηθούν τα εξαρτήματα ή να χρησιμοποιηθεί ένα μεγαλύτερο ολοκληρωμένο ολοκληρωμένο IC με υψηλότερη ικανότητα και επίσης πρέπει να αυξηθεί η ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων, να αυξηθεί η συχνότητα του σήματος και ούτω καθεξής. Αυτές οι μέθοδοι έχουν οδηγήσει σε μια αυξανόμενη τάση κατανάλωσης ενέργειας, η οποία τελικά οδηγεί σε αύξηση της παραγωγής θερμότητας. Επιπλέον, προκειμένου να καταστείλει την ακτινοβολία θορύβου όταν ασχολείται με υψηλές συχνότητες, απαιτείται θωράκιση σε πολλές περιπτώσεις. Δεδομένου ότι η θερμότητα συσσωρεύεται στο στρώμα θωράκισης, οι συνθήκες θερμοκρασίας των συστατικών στο στρώμα θωράκισης επιδεινώνονται. Επιπλέον, είναι δύσκολο να αυξηθεί το μέγεθος της συσκευής για λόγους βελτίωσης της λειτουργίας, έτσι γίνεται η προαναφερθείσα κατάσταση υψηλής πυκνότητας, η οποία προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας στο περίβλημα.
"Ευελιξία σχεδιασμού"
Προκειμένου να καταστούν τα προϊόντα μοναδικά ή να αντικατοπτρίζουν την αισθητική, όλο και περισσότερα προϊόντα αρχίζουν να αποδίδουν σημασία στο σχεδιασμό, ακόμη και να δίνουν προτεραιότητα στην ευελιξία σχεδιασμού. Το μειονέκτημα είναι ότι το περίβλημα έχει υψηλή θερμοκρασία λόγω της υπερβολικής εγκατάστασης υψηλής πυκνότητας και της αδυναμίας να διαχέεται η θερμότητα εύλογα. Εν ολίγοις, κρατώντας μια φορητή συσκευή στο χέρι σας θα αισθανθείτε πολύ ζεστό. Προκειμένου να βελτιωθεί η σχεδιαστικής ευελιξίας των εξαρτημάτων, δηλαδή ο βαθμός ελευθερίας εμφάνισης, όπως περιγράφεται παραπάνω, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μικρά ή επίπεδα προϊόντα, αλλά δεν υπάρχουν λίγα προϊόντα που δίνουν μεγαλύτερη προτεραιότητα στο σχεδιασμό ευελιξίας.
Το πρόβλημα δεν είναι μόνο η αύξηση της παραγωγής θερμότητας και η δυσκολία στον διασκεδασμό θερμότητας
Όπως προαναφέρθηκε, λόγω των αλλαγών στις τρεις τάσεις τεχνολογικής ανάπτυξης της "μικρογραφίας", της "υψηλής λειτουργικότητας" και της "ευελιξίας σχεδιασμού", η παραγωγή θερμότητας έχει αυξηθεί και, ως εκ τούτου, ο διασκεδασμός θερμότητας έχει γίνει πιο δύσκολος. Ως εκ τούτου, ο θερμικός σχεδιασμός αντιμετωπίζει αυστηρότερες συνθήκες και απαιτήσεις. Είναι αλήθεια ότι πρόκειται για ένα πολύ μεγάλο πρόβλημα, αλλά ταυτόχρονα υπάρχει ένα άλλο πρόβλημα που πρέπει να εξετάσουμε.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο σχεδιασμός εξοπλισμού της εταιρείας έχει θέσει πρότυπα αξιολόγησης για το θερμικό σχεδιασμό. Εάν το πρότυπο αξιολόγησης είναι σχετικά παλιό και η πρόσφατη τάση τεχνολογικής ανάπτυξης δεν ληφθεί υπόψη και αναθεωρηθεί εκ νέου, τότε το ίδιο το πρότυπο αξιολόγησης έχει προβλήματα. Εάν δεν ληφθούν τέτοια υπόψη και ο σχεδιασμός βασίζεται σε κριτήρια αξιολόγησης που δεν λαμβάνουν υπόψη το status quo, ενδέχεται να προκύψουν πολύ σοβαρά προβλήματα.
Προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι αλλαγές στις τάσεις τεχνολογικής ανάπτυξης, τα κριτήρια αξιολόγησης για τον θερμικό σχεδιασμό πρέπει να αναθεωρηθούν.
