Thermisches Design von Halbleiterbauelementen in elektronischen Geräten
Was ist thermisches Design?
Bei der Entwicklung von elektronischen Geräten war es immer notwendig, die Probleme der Miniaturisierung, der hohen Effizienz, der EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) usw. zu lösen. In den letzten Jahren wurde den thermischen Gegenmaßnahmen von Halbleiterbauelementen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt, und das thermische Design von Halbleiterbauelementen ist zu einem neuen Thema geworden. Da es bei "heiß" um die Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit von Komponenten und Geräten geht, ist es seit jeher eines der wichtigen Forschungsprojekte. In den letzten Jahren haben sich die Anforderungen an elektronische Geräte geändert, so dass es notwendig ist, die bisherigen Methoden zu überprüfen.
In "Thermal Design of Semiconductor Components in Electronic Equipment" werden wir im Prinzip Themen im Zusammenhang mit dem thermischen Design auf der Prämisse von Halbleiterprodukten wie ICs und Transistoren, die in elektronischen Geräten verwendet werden, diskutieren.
Halbleiterkomponenten geben die Chiptemperatur innerhalb des Gehäuses an, d. h. die absolute maximale Nennleistung Tjmax der Sperrschichttemperatur (Verbindungstemperatur). Bei der Auslegung ist es notwendig, Die Wärmeerzeugung und die Umgebungstemperatur zu untersuchen, um sicherzustellen, dass die Sperrschichttemperatur des Produkts die Tjmax nicht überschreitet. Daher werden thermische Berechnungen an allen Halbleiterkomponenten durchgeführt, um zu bestätigen, ob Tjmax überschritten wird. Wenn es möglich ist, Tjmax zu überschreiten, ergreifen Sie Maßnahmen, um den Verlust oder die Wärmeableitung zu reduzieren, um Tjmax innerhalb des maximalen Nennwertbereichs zu halten. Kurz gesagt, dies ist thermisches Design.
Natürlich werden nicht nur Halbleiterprodukte in elektronischen Geräten verwendet, sondern auch verschiedene Komponenten wie Kondensatoren, Widerstände und Motoren, und jede Komponente hat absolute Höchstwerte in Bezug auf Temperatur und Stromverbrauch. Daher darf die Zusammensetzung in der tatsächlichen Konstruktion Alle Teile der Ausrüstung dürfen die maximalen temperaturbezogenen Nennwerte nicht überschreiten.
Die Notwendigkeit eines guten thermischen Designs in der Designphase
Wenn die thermische Auslegung in der Entwurfsphase nicht sorgfältig durchgeführt wird und entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, können Probleme, die durch Hitze verursacht werden, in der Testproduktionsphase oder sogar bei der Massenproduktion des Produkts entdeckt werden.
Obwohl das Problem nicht auf Hitze beschränkt ist, je näher an der Massenproduktionsphase, desto mehr Zeit wird benötigt, um Gegenmaßnahmen zu ergreifen, desto höher sind die Kosten und sogar Verzögerungen bei der Produktlieferung, was zu dem großen Problem der verpassten Geschäftsmöglichkeiten führt. Das Worst-Case-Szenario ist, dass das Problem nur auf dem Markt auftritt, was zu Rückrufen und Kreditproblemen führt. Obwohl wir nicht bereit sind, uns die durch Hitze verursachten Probleme vorzustellen, führt eine unsachgemäße Wärmebehandlung sehr wahrscheinlich zu Rauch, Feuer und sogar Bränden und anderen persönlichen Sicherheitsproblemen. Daher ist das thermische Design grundsätzlich sehr wichtig. Daher ist es notwendig, von Anfang an eine gute Arbeit des thermischen Designs zu leisten.
Thermisches Design wird immer wichtiger
In den letzten Jahren sind für elektronische Geräte die Anforderungen an Miniaturisierung und hohe Leistung selbstverständlich geworden, und so wurde die weitere Integration vorangetrieben. Konkret ist die Anzahl der Bauteile größer, die Montagedichte auf der Leiterplatte höher und die Gehäusegröße kleiner. Das Ergebnis ist eine deutliche Erhöhung der Wärmeerzeugungsdichte.
Das erste, was zu erkennen ist, ist, dass mit den Veränderungen der technologischen Entwicklungstrends das thermische Design strenger denn je geworden ist. Wie bereits erwähnt, erfordern Geräte nicht nur zunehmend "Miniaturisierung" und "High Performance" von Komponenten, sondern auch eine hervorragende "Designflexibilität", so dass thermische Gegenmaßnahmen (Wärmeableitungsmaßnahmen) zu einem großen Thema geworden sind. Da das thermische Design dazu beiträgt, die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Ausrüstung zu verbessern und die Gesamtkosten zu senken, wird es immer wichtiger.
