Pusvadītāju komponentu termiskā projektēšana elektroniskajās iekārtās
Kas ir siltuma dizains?
Elektronisko iekārtu projektēšanā vienmēr ir bijis jārisina miniaturizācijas, augstas efektivitātes, EMC (elektromagnētiskās savietojamības) uc problēmas. Pēdējos gados arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta pusvadītāju komponentu termiskajiem pretpasākumiem, un pusvadītāju komponentu termiskā projektēšana ir kļuvusi par jaunu tēmu. Kopš"karsts" ietver komponentu un aprīkojuma veiktspēju, uzticamību un drošību, tas vienmēr ir bijis viens no svarīgākajiem pētniecības projektiem. Pēdējos gados ir mainījušās prasības elektroniskajām iekārtām, tāpēc nepieciešams atkārtoti - izskatīt līdzšinējās metodes.
Sadaļā"Pusvadītāju komponentu termiskā projektēšana elektroniskajās iekārtās" principā mēs apspriedīsim tēmas, kas saistītas ar termisko projektēšanu, izmantojot tādus pusvadītāju izstrādājumus kā IC un tranzistori, ko izmanto elektroniskajās iekārtās.
Pusvadītāju komponenti nosaka mikroshēmas temperatūru iepakojuma iekšpusē, tas ir, savienojuma (savienojuma) temperatūras absolūto maksimālo vērtību Tjmax. Projektējot ir nepieciešams veikt pētījumus par siltuma veidošanos un apkārtējās vides temperatūru, lai nodrošinātu, ka izstrādājuma savienojuma temperatūra nepārsniedz Tjmax. Tāpēc visiem pusvadītāju komponentiem tiks veikti termiskie aprēķini, kas jāizmanto, lai apstiprinātu, vai Tjmax ir pārsniegts. Ja ir iespējams pārsniegt Tjmax, veiciet pasākumus, lai samazinātu zudumus vai siltuma izkliedi, lai saglabātu Tjmax maksimālās nominālās vērtības diapazonā. Īsāk sakot, tas ir siltuma dizains.
Protams, elektroniskajās iekārtās tiek izmantoti ne tikai pusvadītāju izstrādājumi, bet arī dažādas sastāvdaļas, piemēram, kondensatori, rezistori un motori, un katrai sastāvdaļai ir absolūtais maksimālais novērtējums, kas saistīts ar temperatūru un enerģijas patēriņu. Tāpēc faktiskajā dizainā sastāvs Visas iekārtas daļas nedrīkst pārsniegt maksimālo temperatūru - saistītos vērtējumus.
Nepieciešamība pēc labas siltuma konstrukcijas projektēšanas fāzē
Ja projektēšanas stadijā netiek rūpīgi veikta siltuma projektēšana un tiek veikti atbilstoši pasākumi, siltuma radītās problēmas var atklāties izmēģinājuma ražošanas posmā vai pat tad, kad produkts tiek nodots masveida ražošanā.
Lai gan problēma neaprobežojas tikai ar siltumu, jo tuvāk masveida ražošanas stadijai, jo vairāk laika nepieciešams pretpasākumu veikšanai, jo augstākas ir izmaksas un pat aizkavējas produktu piegāde, kas noved pie lielas problēmas, proti, neizmantotās biznesa iespējas. Sliktākais - gadījuma scenārijs ir tāds, ka problēma rodas tikai tirgū, izraisot atsaukšanu un kredīta problēmas. Lai gan mēs nevēlamies iedomāties karstuma radītās problēmas, nepareiza termiskā apstrāde, visticamāk, var izraisīt dūmus, aizdegšanos un pat ugunsgrēkus un citus personīgās drošības jautājumus. Tāpēc siltuma dizains ir ļoti svarīgs. Tāpēc jau no paša sākuma ir jāveic labs termiskās projektēšanas darbs.
Siltuma dizains kļūst arvien svarīgāks
Pēdējos gados elektroniskajām ierīcēm ir kļuvušas likumsakarīgas prasības pēc miniaturizācijas un augstas veiktspējas, un līdz ar to ir veicināta turpmāka integrācija. Konkrēti, komponentu skaits ir lielāks, montāžas blīvums uz shēmas plates ir lielāks un korpusa izmērs ir mazāks. Rezultāts ir ievērojams siltuma ražošanas blīvuma pieaugums.
Vispirms ir jāsaprot, ka, mainoties tehnoloģiju attīstības tendencēm, siltuma projektēšana ir kļuvusi stingrāka nekā jebkad agrāk. Kā minēts iepriekš, aprīkojumam ir nepieciešams ne tikai arvien vairāk"miniaturization" un"augstas veiktspējas" komponentu, bet arī nepieciešama lieliska"dizaina elastība", tāpēc termiskie pretpasākumi (siltuma izkliedes pasākumi) ir kļuvuši par lielu problēmu. Tā kā siltuma dizains palīdz uzlabot iekārtu uzticamību, drošību un samazināt kopējās izmaksas, tas kļūst arvien svarīgāks.
