Θερμικός Σχεδιασμός Στοιχείων Ημιαγωγών σε Ηλεκτρονικές Συσκευές

Στο σχεδιασμό ηλεκτρονικών συσκευών, ήταν πάντα απαραίτητο να αντιμετωπιστούν ζητήματα όπως η σμίκρυνση, η αποτελεσματικότητα και η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC). Τα τελευταία χρόνια, τα θερμικά αντίμετρα για εξαρτήματα ημιαγωγών εκτιμώνται όλο και περισσότερο και ο θερμικός σχεδιασμός των εξαρτημάτων ημιαγωγών έχει γίνει νέο θέμα. Λόγω της συμμετοχής της στην απόδοση, την αξιοπιστία και την ασφάλεια των εξαρτημάτων και του εξοπλισμού, η «θερμότητα» ήταν πάντα ένα από τα σημαντικά ερευνητικά έργα.

Τα εξαρτήματα ημιαγωγών καθορίζουν την απόλυτη μέγιστη ονομαστική τιμή Tjmax της θερμοκρασίας του τσιπ μέσα στη συσκευασία, που είναι η θερμοκρασία σύνδεσης. Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, είναι απαραίτητο να μελετηθεί η παραγωγή θερμότητας και η θερμοκρασία περιβάλλοντος για να διασφαλιστεί ότι η θερμοκρασία σύνδεσης του προϊόντος δεν υπερβαίνει το Tjmax. Επομένως, θα πραγματοποιηθούν θερμικοί υπολογισμοί σε όλα τα εξαρτήματα ημιαγωγών για να επιβεβαιωθεί εάν έχει γίνει υπέρβαση του Tjmax. Εάν είναι δυνατό να υπερβείτε το Tjmax, θα πρέπει να ληφθούν μέτρα για τη μείωση των απωλειών ή τη διάχυση της θερμότητας για να διατηρηθεί το Tjmax εντός του μέγιστου ονομαστικού εύρους. Εν ολίγοις, αυτός είναι ο θερμικός σχεδιασμός.

Για τις ηλεκτρονικές συσκευές, οι απαιτήσεις για σμίκρυνση και υψηλή απόδοση έχουν γίνει φυσικές, προωθώντας έτσι την περαιτέρω ενσωμάτωση. Συγκεκριμένα, εκδηλώνεται ως μεγαλύτερος αριθμός εξαρτημάτων, μεγαλύτερη πυκνότητα εγκατάστασης σε πλακέτες κυκλωμάτων και μικρότερο μέγεθος κελύφους. Το αποτέλεσμα είναι μια σημαντική αύξηση της πυκνότητας θερμότητας. Ο θερμικός σχεδιασμός γίνεται όλο και πιο σημαντικός, καθώς συμβάλλει στη βελτίωση της αξιοπιστίας, της ασφάλειας και στη μείωση του συνολικού κόστους.

Εάν ο θερμικός σχεδιασμός δεν εκτελεστεί προσεκτικά και δεν ληφθούν τα αντίστοιχα μέτρα κατά τη φάση σχεδιασμού, ενδέχεται να ανακαλυφθούν προβλήματα που προκαλούνται από τη θερμότητα κατά τη δοκιμαστική φάση παραγωγής του προϊόντος ή ακόμη και πριν από τη μαζική παραγωγή. Αν και μπορεί να μην θέλουμε να φανταστούμε τα προβλήματα που προκαλούνται από τη θερμότητα, η ακατάλληλη θερμική επεξεργασία μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε ζητήματα που σχετίζονται με την προσωπική ασφάλεια, όπως καπνός, φωτιά, ακόμη και φωτιά. Επομένως, ο θερμικός σχεδιασμός είναι θεμελιωδώς πολύ σημαντικός. Επομένως, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί αποτελεσματικά ο θερμικός σχεδιασμός από το αρχικό στάδιο.