Veränderungen in Technologietrends und thermischem Design
"Miniaturisierung", "hohe Funktionalität" und "Designflexibilität" sind in den letzten Jahren zum Entwicklungstrend der Halbleiterbauelementetechnologie geworden. Was wir hier berücksichtigen müssen, ist, wie sich diese Trends bei Halbleiterkomponenten auf das thermische und thermische Design auswirken werden.
"Miniaturisierung"
Die Nachfrage nach Miniaturisierung von Produkten hat die Miniaturisierung von ICs, Montageleiterplatten und anderen Kondensatoren gefördert. Bei der Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen werden beispielsweise IC-Chips, die in größeren Durchgangslochgehäusen wie TO-220 verpackt sind, derzeit nicht in viel kleineren oberflächenmontierbaren Gehäusen verpackt. Selten.
Darüber hinaus wurden einige Methoden zur Verbesserung der Integration angenommen. Zum Beispiel werden die im selben Gehäuse montierten IC-Chips auf zwei eingestellt, um sie zu verdoppeln, oder der Integrationsgrad wird erhöht, indem Chips eingesetzt werden, die zwei Chips entsprechen, wodurch die Funktionen pro Flächeneinheit erhöht werden (Funktionales Flächenverhältnis).
Die Miniaturisierung und hohe Integration solcher Komponenten wird die Wärmeentwicklung erhöhen. Beispiele werden unten gezeigt. Das Wärmebild auf der linken Seite ist ein Beispiel für die Miniaturisierung des Gehäuses, das ein Vergleichsbeispiel für ein 20×20×20-mm-Gehäuse und ein 10×10×10-mm-Gehäuse mit dem gleichen Stromverbrauch ist. Offensichtlich ist die rote Farbe, die eine hohe Temperatur anzeigt, in der kleineren Verpackung konzentrierter, dh die Hitze ist größer. Auf der rechten Seite ist ein Beispiel für hohe Integration. Beim Vergleich von Produkten mit einem Chip und zwei Chips in der gleichen Gehäusegröße können Sie deutlich sehen, dass der Temperaturunterschied auch sehr offensichtlich ist.
Die Montage mit hoher Dichte reduziert den effektiven Wärmeableitungsbereich von oberflächenmontierbaren Geräten, die Wärme an die Leiterplatte abgeben, und die Wärmeentwicklung nimmt zu. Wenn die Umgebungstemperatur in der Schale höher ist, wird die Wärmemenge, die abgeführt werden kann, reduziert. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die ursprüngliche hohe Temperatur zwar nur um die Heizkomponenten herum war, sich die gesamte Leiterplatte nun in einem Hochtemperaturzustand befindet. Dies führt sogar zu einer Erhöhung der Temperatur von Bauteilen, die weniger Wärme erzeugen.
Um die Funktion der Ausrüstung zu verbessern, ist es notwendig, die Komponenten zu erhöhen oder einen größeren integrierten IC mit höherer Fähigkeit zu verwenden, und auch die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, die Frequenz des Signals zu erhöhen und so weiter. Diese Methoden haben zu einem zunehmenden Trend des Stromverbrauchs geführt, der letztendlich zu einer Zunahme der Wärmeerzeugung führt. Um die Rauschabstrahlung bei hohen Frequenzen zu unterdrücken, ist zudem in vielen Fällen eine Abschirmung erforderlich. Da sich Wärme in der Abschirmschicht ansammelt, verschlechtern sich die Temperaturverhältnisse der Komponenten in der Abschirmschicht. Darüber hinaus ist es schwierig, die Größe des Geräts zum Zwecke der Verbesserung der Funktion zu erhöhen, so dass es zum oben genannten Zustand mit hoher Dichte wird, der die Temperatur im Gehäuse ansteigen lässt.
"Designflexibilität"
Um Produkte einzigartig zu machen oder Ästhetik widerzuspiegeln, legen immer mehr Produkte Wert auf Design und geben sogar der Designflexibilität den Vorrang. Der Nachteil ist, dass das Gehäuse aufgrund einer zu dichten Installation und der Unfähigkeit, Wärme vernünftig abzuleiten, eine hohe Temperatur aufweist. Kurz gesagt, ein tragbares Gerät in der Hand zu halten, wird sich sehr heiß anfühlen. Um die Designflexibilität von Bauteilen, also den oben beschriebenen Grad der Erscheinungsfreiheit, zu verbessern, können kleine oder flache Produkte verwendet werden, aber es gibt nicht wenige Produkte, die der Designflexibilität mehr Priorität einräumen.
Das Problem ist nicht nur die Zunahme der Wärmeerzeugung und die Schwierigkeit der Wärmeableitung
Wie bereits erwähnt, hat aufgrund der Veränderungen in den drei technologischen Entwicklungstrends "Miniaturisierung", "hohe Funktionalität" und "Designflexibilität" die Wärmeerzeugung zugenommen und dementsprechend ist die Wärmeableitung schwieriger geworden. Daher ist das thermische Design strengeren Bedingungen und Anforderungen ausgesetzt. Es stimmt, dass dies ein sehr großes Problem ist, aber gleichzeitig gibt es ein anderes Problem, das wir berücksichtigen müssen.
In den meisten Fällen hat das Gerätedesign des Unternehmens Bewertungsstandards für das thermische Design festgelegt. Wenn der Bewertungsstandard relativ alt ist und der jüngste technologische Entwicklungstrend nicht berücksichtigt und erneut überarbeitet wird, dann hat der Bewertungsstandard selbst Probleme. Wenn solche Überlegungen nicht angestellt werden und das Design auf Bewertungskriterien basiert, die den Status quo nicht berücksichtigen, können sehr ernste Probleme auftreten.
Um auf Veränderungen in der technologischen Entwicklung reagieren zu können, müssen die Bewertungskriterien für die thermische Auslegung überarbeitet werden.
