Modificări ale tendințelor tehnologice și ale designului termic
În ultimii ani, "miniaturizarea", "funcționalitatea ridicată" și "flexibilitatea designului" au devenit tendința de dezvoltare a tehnologiei componentelor semiconductoare. Ceea ce trebuie să luăm în considerare aici este modul în care aceste tendințe în componentele semiconductoare vor afecta proiectarea termică și termică.
"miniaturizare"
Cererea de miniaturizare a produselor a promovat miniaturizarea circuitelor integrate, montarea plăcilor de circuite și a altor condensatori. În procesul de miniaturizare a componentelor semiconductoare, de exemplu, cipurile IC ambalate în pachete mai mari, cum ar fi TO-220, nu sunt în prezent ambalate în pachete de montare pe suprafață mult mai mici. Rar.
În plus, au fost adoptate unele metode de îmbunătățire a integrării. De exemplu, cipurile IC montate în același pachet sunt ajustate la două pentru a le dubla, sau nivelul de integrare este crescut prin punerea în cipuri echivalente cu două cipuri, crescând astfel funcțiile pe unitatea de suprafață (raportul de suprafață funcțională).
Miniaturizarea și integrarea ridicată a acestor componente vor crește generarea de căldură. Exemple sunt prezentate mai jos. Imaginea termică din stânga este un exemplu de miniaturizare a pachetelor, care este un exemplu comparativ al unui pachet de 20×20×20mm și un pachet de 10×10×10 mm cu același consum de energie. Evident, culoarea roșie care indică o temperatură ridicată este mai concentrată în pachetul mai mic, adică căldura este mai mare. În dreapta este un exemplu de integrare ridicată. Atunci când comparați produsele cu un cip și două cipuri în același pachet de dimensiuni, puteți vedea clar că diferența de temperatură este, de asemenea, foarte evidentă.
Montarea de înaltă densitate reduce gama eficientă de disipare a căldurii a dispozitivelor de montare pe suprafață care disipează căldura la placa de circuite, iar generarea de căldură crește. Dacă temperatura ambiantă din coajă este mai mare, cantitatea de căldură care poate fi disipată va fi redusă. Din rezultate, deși temperatura ridicată inițială a fost doar în jurul componentelor de încălzire, întreaga placă de circuit este acum într-o stare de temperatură ridicată. Acest lucru duce chiar la o creștere a temperaturii componentelor care generează mai puțină căldură.
Pentru a îmbunătăți funcția echipamentului, este necesar să se mărească componentele sau să se utilizeze un IC integrat mai mare cu o capacitate mai mare și, de asemenea, trebuie să crească viteza de procesare a datelor, să crească frecvența semnalului și așa mai departe. Aceste metode au condus la o tendință de creștere a consumului de energie, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a generării de căldură. În plus, pentru a suprima radiațiile de zgomot atunci când se ocupă de frecvențe înalte, este necesară ecranarea în multe cazuri. Deoarece căldura este acumulată în stratul de ecranare, condițiile de temperatură ale componentelor din stratul de ecranare se înrăutățesc. În plus, este dificil să se mărească dimensiunea dispozitivului din cauza îmbunătățirii funcției, astfel încât acesta devine starea de înaltă densitate menționată mai sus, ceea ce determină creșterea temperaturii în carcasă.
"Flexibilitatea designului"
Pentru a face produsele unice sau pentru a reflecta estetica, tot mai multe produse încep să acorde importanță designului și chiar să acorde prioritate flexibilității designului. Dezavantajul este că carcasa are o temperatură ridicată din cauza instalării excesive de înaltă densitate și a incapacității de a disipa căldura în mod rezonabil. Pe scurt, ținând un dispozitiv portabil în mână se va simți foarte fierbinte. Pentru a îmbunătăți flexibilitatea de proiectare a componentelor, adică gradul de libertate de apariție, așa cum este descris mai sus, pot fi utilizate produse mici sau plate, dar nu există puține produse care acordă mai multă prioritate flexibilității designului.
Problema nu este doar creșterea generării de căldură și dificultatea de disipare a căldurii
După cum sa menționat mai sus, datorită schimbărilor din cele trei tendințe de dezvoltare tehnologică ale "miniaturizării", "funcționalității ridicate" și "flexibilității designului", generarea de căldură a crescut și, în consecință, disiparea căldurii a devenit mai dificilă. Prin urmare, designul termic se confruntă cu condiții și cerințe mai stricte. Este adevărat că aceasta este o problemă foarte mare, dar în același timp există o altă problemă pe care trebuie să o luăm în considerare.
În cele mai multe cazuri, proiectarea echipamentelor companiei a stabilit standarde de evaluare pentru proiectarea termică. Dacă standardul de evaluare este relativ vechi, iar tendința recentă de dezvoltare tehnologică nu este luată în considerare și revizuită din nou, atunci standardul de evaluare în sine are probleme. În cazul în care astfel de considerații nu sunt luate, iar proiectul se bazează pe criterii de evaluare care nu iau în considerare status quo-ul, pot apărea probleme foarte grave.
Pentru a răspunde schimbărilor tendințelor de dezvoltare tehnologică, criteriile de evaluare pentru proiectarea termică trebuie revizuite.
