Θερμικός σχεδιασμός εξαρτημάτων ημιαγωγών σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό
Τι είναι ο θερμικός σχεδιασμός;
Στο σχεδιασμό του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, ήταν πάντα απαραίτητο να λυθούν τα προβλήματα της μικρογραφίας, της υψηλής απόδοσης, του ΗΜΣ (ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα) κ.λπ. Τα τελευταία χρόνια, τα θερμικά αντίμετρα των εξαρτημάτων ημιαγωγών έχουν δοθεί όλο και περισσότερο προσοχή και ο θερμικός σχεδιασμός των εξαρτημάτων ημιαγωγών έχει γίνει ένα νέο θέμα. Δεδομένου ότι το "ζεστό" περιλαμβάνει την απόδοση, την αξιοπιστία και την ασφάλεια των εξαρτημάτων και του εξοπλισμού, ήταν πάντα ένα από τα σημαντικά ερευνητικά έργα. Τα τελευταία χρόνια, οι απαιτήσεις για ηλεκτρονικό εξοπλισμό έχουν αλλάξει, επομένως είναι απαραίτητο να επανεξεταστούν οι προηγούμενες μέθοδοι.
Στο "Θερμικός Σχεδιασμός Εξαρτημάτων Ημιαγωγών σε Ηλεκτρονικό Εξοπλισμό", θα συζητήσουμε θέματα που σχετίζονται με το θερμικό σχεδιασμό με την προϋπόθεση προϊόντων ημιαγωγών όπως ICs και τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό.
Τα συστατικά ημιαγωγών καθορίζουν τη θερμοκρασία τσιπ μέσα στη συσκευασία, δηλαδή την απόλυτη μέγιστη βαθμολογία Tjmax της θερμοκρασίας συνδέσεων (ένωση). Κατά το σχεδιασμό, είναι απαραίτητο να διεξάγεται έρευνα σχετικά με την παραγωγή θερμότητας και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, ώστε να εξασφαλίζεται ότι η θερμοκρασία σύνδεσης του προϊόντος δεν υπερβαίνει το Tjmax. Ως εκ τούτου, οι θερμικοί υπολογισμοί θα πραγματοποιηθούν σε όλα τα εξαρτήματα ημιαγωγών που θα χρησιμοποιηθούν για να επιβεβαιωθεί η υπέρβαση του Tjmax. Εάν είναι δυνατόν να υπερβείτε το Tjmax, λάβετε μέτρα για να μειώσετε την απώλεια ή τον διασκεδασμό θερμότητας για να διατηρήσετε το Tjmax εντός του μέγιστου βαθμολογηθηκε εύρους τιμών. Εν ολίγοις, αυτό είναι θερμικό σχεδιασμό.
Φυσικά, όχι μόνο τα προϊόντα ημιαγωγών χρησιμοποιούνται στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό, αλλά και διάφορα συστατικά όπως πυκνωτές, αντιστάσεις και κινητήρες, και κάθε συστατικό έχει τις απόλυτες μέγιστες βαθμολογίες που σχετίζονται με τη θερμοκρασία και την κατανάλωση δύναμης. Ως εκ τούτου, στον πραγματικό σχεδιασμό, η σύνθεση Όλα τα μέρη του εξοπλισμού δεν πρέπει να υπερβαίνουν τις μέγιστες βαθμολογίες που σχετίζονται με τη θερμοκρασία.
Η ανάγκη για καλό θερμικό σχεδιασμό στη φάση σχεδιασμού
Εάν ο θερμικός σχεδιασμός δεν πραγματοποιείται προσεκτικά στο στάδιο του σχεδιασμού και λαμβάνονται αντίστοιχα μέτρα, ενδέχεται να ανακαλυφθούν προβλήματα που προκαλούνται από τη θερμότητα στο στάδιο της δοκιμαστικής παραγωγής ή ακόμη και όταν το προϊόν τεθεί σε μαζική παραγωγή.
Αν και το πρόβλημα δεν περιορίζεται στη θερμότητα, όσο πιο κοντά στο στάδιο της μαζικής παραγωγής, τόσο περισσότερο χρόνο χρειάζεται για να ληφθούν αντίμετρα, τόσο υψηλότερο είναι το κόστος, ακόμη και καθυστερήσεις στην παράδοση των προϊόντων, οδηγώντας στο μεγάλο πρόβλημα της απώλειας επιχειρηματικών ευκαιριών. Το χειρότερο σενάριο είναι ότι το πρόβλημα εμφανίζεται μόνο στην αγορά, οδηγώντας σε ανακλήσεις και πιστωτικά προβλήματα. Αν και δεν είμαστε πρόθυμοι να φανταστούμε τα προβλήματα που προκαλούνται από τη θερμότητα, η ακατάλληλη θερμική επεξεργασία είναι πολύ πιθανό να προκαλέσει καπνό, φωτιά, ακόμη και πυρκαγιές και άλλα προσωπικά ζητήματα ασφάλειας. Ως εκ τούτου, ο θερμικός σχεδιασμός είναι θεμελιωδώς πολύ σημαντικός. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να κάνετε καλή δουλειά θερμικού σχεδιασμού από την αρχή.
Ο θερμικός σχεδιασμός γίνεται όλο και πιο σημαντικός
Τα τελευταία χρόνια, για τις ηλεκτρονικές συσκευές, οι απαιτήσεις για σμίκρυνση και υψηλή απόδοση έχουν γίνει φυσικές και έτσι έχει προωθηθεί η περαιτέρω ενσωμάτωση. Συγκεκριμένα, ο αριθμός των εξαρτημάτων είναι μεγαλύτερος, η πυκνότητα τοποθέτησης στον πίνακα κυκλωμάτων είναι υψηλότερη και το μέγεθος του περιβλήματος είναι μικρότερο. Το αποτέλεσμα είναι μια σημαντική αύξηση της πυκνότητας παραγωγής θερμότητας.
Το πρώτο πράγμα που πρέπει να συνειδητοποιήσουμε είναι ότι με τις αλλαγές στις τάσεις τεχνολογικής ανάπτυξης, ο θερμικός σχεδιασμός έχει γίνει πιο αυστηρός από ποτέ. Όπως προαναφέρθηκε, ο εξοπλισμός όχι μόνο απαιτεί όλο και περισσότερο "μικρογραφία" και "υψηλή απόδοση" εξαρτημάτων, αλλά απαιτεί επίσης εξαιρετική "ευελιξία σχεδιασμού", οπότε τα θερμικά αντίμετρα (μέτρα διάχυσης θερμότητας) έχουν γίνει ένα μεγάλο ζήτημα. Καθώς ο θερμικός σχεδιασμός συμβάλλει στη βελτίωση της αξιοπιστίας του εξοπλισμού, της ασφάλειας και στη μείωση του συνολικού κόστους, γίνεται όλο και πιο σημαντικός.
