Változások a technológiai trendekben és a termikus tervezésben
Az elmúlt években quot;miniatürizálásquot;, quot;magas funkcionalitásquot; és quot;design flexibilityquot; a félvezető alkatrészek technológia fejlődési trendjévé váltak. Amit itt figyelembe kell vennünk, az az, hogy ezek a félvezető alkatrészek tendenciái hogyan befolyásolják a termikus és termikus tervezést.
quot;miniatürizálásquot;
A termékek miniatürizálása iránti kereslet elősegítette az IC-k, a szerelőáramköri kártyák és egyéb kondenzátorok miniatürizálását. A félvezető alkatrészek miniatürizálása során például a nagyobb átmenőlyukba csomagolt IC chipeket, mint például a TO reduction 220, jelenleg nem csomagolják sokkal kisebb felületre szerelhető csomagokba. Ritka.
Ezenkívül elfogadtak néhány módszert az integráció javítására. Például az ugyanabba a csomagba szerelt IC chipeket kettőre állítják, hogy megduplázzák őket, vagy növelik az integrációs szintet úgy, hogy két chipnek megfelelő chipet helyeznek be, ezzel növelve az egységnyi területre jutó funkciókat (funkcionális területarány).
Az ilyen alkatrészek miniatürizálása és magas szintű integrálása növeli a hőtermelést. Az alábbiakban példákat mutatunk be. A bal oldali hőkép a csomag miniatürizálásának példája, amely egy 202020mm-es és egy 101010mm-es csomag összehasonlító példája azonos fogyasztású. Nyilvánvalóan a kisebb kiszerelésben jobban koncentrálódik a magas hőmérsékletet jelző piros szín, vagyis nagyobb a hő. A jobb oldalon a magas szintű integráció példája látható. Ha összehasonlítja az egy chipet és a két chipet azonos méretű csomagolásban lévő termékeket, jól látható, hogy a hőmérséklet-különbség is nagyon szembetűnő.
A nagy, csökkentett sűrűségű rögzítés csökkenti a felületre szerelhető eszközök effektív hőleadási tartományát, amelyek a hőt az áramköri lapra vezetik, és nő a hőtermelés. Ha a héjban magasabb a környezeti hőmérséklet, akkor az elvezethető hő mennyisége csökken. Az eredmények szerint bár az eredeti magas hőmérséklet csak a fűtőelemek körül volt, a teljes áramköri kártya most magas hőmérsékletű állapotban van. Ez még a kevesebb hőt termelő alkatrészek hőmérsékletének növekedéséhez is vezet.
A berendezés működésének javításához szükséges a komponensek bővítése, vagy nagyobb kapacitású integrált IC használata, valamint az adatfeldolgozási sebesség növelése, a jel frekvenciájának növelése stb. Ezek a módszerek az energiafogyasztás növekvő tendenciájához vezettek, ami végső soron a hőtermelés növekedéséhez vezet. Ezen túlmenően, a zajsugárzás elnyomása érdekében, amikor magas frekvenciákkal foglalkozunk, sok esetben árnyékolásra van szükség. Mivel az árnyékoló rétegben hő halmozódik fel, az árnyékoló rétegben lévő komponensek hőmérsékleti viszonyai rosszabbak. Ezen túlmenően a készülék méretének növelése a funkció javítása miatt nehézkes, így a fent említett csökkentett nagy redukált sűrűségű állapotba kerül, ami a ház hőmérsékletének emelkedését okozza.
quot;Design Rugalmasságquot;
A termékek egyedivé tétele vagy az esztétika tükrözése érdekében egyre több termék kezdi fontosnak tartani a dizájnt, sőt a tervezési rugalmasságot is előtérbe helyezi. Hátránya, hogy a ház hőmérséklete magas a túlzottan nagy sűrűségű beépítés és a hő ésszerű elvezetésének képtelensége miatt. Röviden, egy hordozható eszközt a kezében tartva nagyon meleg lesz. Az alkatrészek tervezési rugalmasságának, vagyis a megjelenési szabadság fokának javítása érdekében a fent leírtak szerint kisméretű vagy lapos termékek is használhatók, de nem kevés olyan termék van, amelyik nagyobb hangsúlyt fektet a tervezési rugalmasságra.
A probléma nem csak a hőtermelés növekedésében és a hőelvezetés nehézségében van
Mint fentebb említettük, a quot;miniatürizálásquot;,quot;magas funkcionalitásquot;és quot;design flexibilityquot; három technológiai fejlesztési irányzat változása miatt a hőtermelés megnőtt, ennek megfelelően a hőleadás is nehezebbé vált. Ezért a termikus tervezés szigorúbb feltételekkel és követelményekkel néz szembe. Igaz, hogy ez egy nagyon nagy probléma, ugyanakkor van egy másik probléma is, amelyet figyelembe kell vennünk.
A legtöbb esetben a vállalat berendezéseinek tervezése meghatározta a hőtechnikai tervezés értékelési szabványait. Ha az értékelési szabvány viszonylag régi, és a legújabb technológiai fejlődési trendet nem veszik figyelembe és újra felülvizsgálják, akkor magának az értékelési szabványnak vannak problémái. Ha nem tesznek ilyen megfontolásokat, és a tervezés olyan értékelési kritériumokon alapul, amelyek nem veszik figyelembe a status quo-t, nagyon komoly problémák léphetnek fel.
A technológiai fejlesztési trendek változásaira való reagálás érdekében a termikus tervezés értékelési kritériumait felül kell vizsgálni.
