Termisk design av halvlederkomponenter i elektronisk utstyr
Hva er termisk design?
Ved utforming av elektronisk utstyr har det alltid vært nødvendig å løse problemene med miniatyrisering, høy effektivitet, EMC (elektromagnetisk kompatibilitet), etc. De siste årene har de termiske mottiltakene til halvlederkomponenter blitt betalt mer og mer oppmerksomhet, og den termiske utformingen av halvlederkomponenter har blitt et nytt emne. Siden "hot" innebærer ytelse, pålitelighet og sikkerhet for komponenter og utstyr, har det alltid vært et av de viktige forskningsprosjektene. De siste årene har kravene til elektronisk utstyr endret seg, så det er nødvendig å revurdere tidligere metoder.
I "Thermal Design of Semiconductor Components in Electronic Equipment" vil vi i prinsippet diskutere emner knyttet til termisk design på premisset for halvlederprodukter som ICs og transistorer som brukes i elektronisk utstyr.
Halvlederkomponenter spesifiserer spontemperaturen inne i pakken, det vil være den absolutte maksimale karakteren Tjmax for koblingstemperaturen (leddtemperaturen). Ved utforming er det nødvendig å forske på varmegenerering og omgivelsestemperatur for å sikre at koblingstemperaturen til produktet ikke overstiger Tjmax. Derfor vil termiske beregninger bli utført på alle halvlederkomponenter som skal brukes til å bekrefte om Tjmax overskrides. Hvis det er mulig å overskride Tjmax, ta tiltak for å redusere tap eller varmespredning for å holde Tjmax innenfor det maksimale nominelle verdiområdet. Kort sagt, dette er termisk design.
Selvfølgelig brukes ikke bare halvlederprodukter i elektronisk utstyr, men også ulike komponenter som kondensatorer, motstander og motorer, og hver komponent har absolutt maksimale rangeringer relatert til temperatur og strømforbruk. Derfor, i faktisk design, sammensetningen Alle deler av utstyret må ikke overstige de maksimale temperaturrelaterte vurderingene.
Behovet for god termisk design i designfasen
Hvis den termiske designen ikke utføres nøye i designstadiet og tilsvarende tiltak tas, kan det oppdages problemer forårsaket av varme i prøveproduksjonsfasen eller til og med når produktet settes i masseproduksjon.
Selv om problemet ikke er begrenset til varme, jo nærmere masseproduksjonsstadiet, jo mer tid tar det å ta mottiltak, jo høyere kostnader og til og med forsinkelser i produktlevering, noe som fører til det store problemet med manglende forretningsmuligheter. Det verste tilfellet er at problemet bare oppstår i markedet, noe som fører til tilbakekallinger og kredittproblemer. Selv om vi ikke er villige til å forestille oss problemene forårsaket av varme, er feil varmebehandling svært sannsynlig å forårsake røyk, brann og til og med branner og andre personlige sikkerhetsproblemer. Derfor er termisk design fundamentalt svært viktig. Derfor er det nødvendig å gjøre en god jobb med termisk design fra begynnelsen.
Termisk design blir stadig viktigere
De siste årene, for elektroniske enheter, har kravene til miniatyrisering og høy ytelse blitt naturlige, og dermed er ytterligere integrasjon fremmet. Spesielt sett er antall komponenter større, monteringstettheten på kretskortet er høyere, og boligstørrelsen er mindre. Resultatet er en betydelig økning i varmegenereringstettheten.
Den første tingen å innse er at med endringene i teknologiske utviklingstrender har termisk design blitt strengere enn noen gang. Som nevnt ovenfor krever utstyr ikke bare stadig mer "miniatyrisering" og "høy ytelse" av komponenter, men krever også utmerket "designfleksibilitet", så termiske mottiltak (varmespredningstiltak) har blitt et stort problem. Ettersom termisk design bidrar til å forbedre utstyrets pålitelighet, sikkerhet og redusere de totale kostnadene, blir det stadig viktigere.
