Thermisches Design von Halbleiterkomponenten in elektronischen Geräten

Bei der Entwicklung elektronischer Geräte müssen seit jeher Aspekte wie Miniaturisierung, Effizienz und EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) berücksichtigt werden. In den letzten Jahren wurden thermische Gegenmaßnahmen für Halbleiterkomponenten zunehmend geschätzt und das thermische Design von Halbleiterkomponenten ist zu einem neuen Thema geworden. Aufgrund seiner Beteiligung an der Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Komponenten und Geräten war „Wärme“ schon immer eines der wichtigsten Forschungsprojekte.

Halbleiterkomponenten geben den absoluten maximalen Nennwert Tjmax der Chiptemperatur im Inneren des Gehäuses an, also die Sperrschichttemperatur. Während des Entwurfs müssen die Wärmeerzeugung und die Umgebungstemperatur untersucht werden, um sicherzustellen, dass die Verbindungstemperatur des Produkts Tjmax nicht überschreitet. Daher werden für alle Halbleiterkomponenten thermische Berechnungen durchgeführt, um zu bestätigen, ob Tjmax überschritten wurde. Wenn es möglich ist, Tjmax zu überschreiten, sollten Maßnahmen zur Reduzierung von Verlusten oder zur Wärmeableitung ergriffen werden, um Tjmax innerhalb des maximalen Nennbereichs zu halten. Kurz gesagt, das ist thermisches Design.

Für elektronische Geräte sind die Anforderungen an Miniaturisierung und hohe Leistung selbstverständlich geworden und fördern so die weitere Integration. Konkret äußert es sich in einer höheren Anzahl an Bauteilen, einer höheren Einbaudichte auf Leiterplatten und einer geringeren Gehäusegröße. Das Ergebnis ist eine deutliche Erhöhung der Wärmedichte. Das thermische Design wird immer wichtiger, da es dazu beiträgt, die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Geräte zu verbessern und die Gesamtkosten zu senken.

Wenn das thermische Design nicht sorgfältig durchgeführt wird und keine entsprechenden Maßnahmen in der Designphase ergriffen werden, können durch Hitze verursachte Probleme bereits während der Testproduktionsphase des Produkts oder sogar vor der Massenproduktion entdeckt werden. Auch wenn wir uns die durch Hitze verursachten Probleme vielleicht nicht vorstellen wollen, kann eine unsachgemäße Wärmebehandlung leicht zu Problemen im Zusammenhang mit der persönlichen Sicherheit wie Rauch, Feuer und sogar Feuer führen. Daher ist das thermische Design grundsätzlich sehr wichtig. Daher ist es notwendig, das thermische Design bereits in der Anfangsphase effektiv durchzuführen.