Toplotna zasnova polprevodnih komponent v elektronski opremi
Kaj je toplotna zasnova?
Pri oblikovanju elektronske opreme je bilo vedno potrebno rešiti probleme miniaturizacije, visoke učinkovitosti, EMC (elektromagnetna združljivost) itd. V zadnjih letih so se toplotnim protiumeram polprevodnih komponent posvečali vse več pozornosti, toplotna zasnova polprevodnih komponent pa je postala nova Tema. Ker "vroče" vključuje delovanje, zanesljivost in varnost sestavnih delov in opreme, je bil vedno eden od pomembnih raziskovalnih projektov. V zadnjih letih so se zahteve za elektronsko opremo spremenile, zato je treba ponovno preučiti pretekle metode.
V "Toplotni zasnovi polprevodnih komponent v elektronski opremi" bomo načeloma razpravljali o temah, povezanih s toplotno zasnovo, v prostorih polprevodnikov, kot so IC-ji in transistrji, ki se uporabljajo v elektronski opremi.
Polprevodni elementi določajo temperaturo čipa znotraj pakiranja, to je absolutno najvišjo oceno Tjmax od spojne (skupne) temperature. Pri načrtovanju je treba izvajati raziskave o nastajanju toplote in temperaturi okolja, da se zagotovi, da temperatura stičišča izdelka ne presega Tjmaxa. Zato se bodo toplotni izračuni izvajali na vseh polprevodnih komponentah, ki se uporabljajo za potrditev, ali je Tjmax presegan. Če je mogoče preseči Tjmax, sprejmejo ukrepe za zmanjšanje izgube ali toplotne disipacije, da Tjmax ostane v največjem nazivnem območju vrednosti. Skratka, to je toplotna zasnova.
Seveda se v elektronski opremi ne uporabljajo le polprevodni izdelki, temveč tudi različne komponente, kot so kondenzatorji, odpornosti in motorji, vsaka komponenta pa ima absolutno največje ocene, povezane s temperaturo in porabo energije. Zato v dejanski zasnovi sestava Vsi deli opreme ne smejo presegati najvišjih temperaturnih ocen.
Potrebe po dobri toplotni zasnovi v fazi načrtovanja
Če toplotna zasnova ni skrbno izvedena v fazi projektiranja in se sprejmejo ustrezni ukrepi, se lahko težave, ki jih povzroča toplota, odkrijejo v fazi preskusne proizvodnje ali celo, ko se proizvod da v množično proizvodnjo.
Čeprav težava ni omejena na toploto, bližje stopnji množične proizvodnje, več časa je potrebno za protiumere, višji stroški in celo zamude pri dobavi izdelkov, kar vodi v velik problem manjkajočih poslovnih priložnosti. Najslabši scenarij je, da se problem pojavi le na trgu, kar vodi do odpoklic in kreditnih težav. Čeprav si ne želimo predstavljati težav, ki jih povzroča toplota, bo nepravilna toplotna obdelava zelo verjetno povzročila dim, ogenj, celo požare in druga vprašanja glede osebne varnosti. Zato je toplotna zasnova v osnovi zelo pomembna. Zato je treba od začetka dobro opraviti toplotno oblikovanje.
Toplotna zasnova postaja vse pomembnejša
V zadnjih letih so za elektronske naprave zahteve po miniaturizaciji in visoki učinkovitosti postale naravne, s tem pa se je spodbujala nadaljnja integracija. Natančneje, število sestavnih delov je večje, gostota montaže na vezju je večja, velikost ohišja pa manjša. Rezultat je znatno povečanje gostote proizvodnje toplote.
Najprej se je treba zavedati, da je s spremembami tehnoloških razvojnih trendov toplotna zasnova postala strožja kot kdaj koli prej. Kot smo že omenili, oprema ne zahteva le vse bolj "miniaturizacije" in "visoke zmogljivosti" komponent, temveč zahteva tudi odlično "prilagodljivost oblikovanja", zato so toplotni protiukrepov (ukrepi za razgradnja toplote) postali veliko vprašanje. Ker toplotna zasnova pomaga izboljšati zanesljivost opreme, varnost in zmanjšati splošne stroške, postaja vse pomembnejša.
