תכנון תרמי של רכיבי מוליכים למחצה בציוד אלקטרוני

מהו עיצוב תרמי?

בתכנון של ציוד אלקטרוני, תמיד היה צורך לפתור בעיות של מזעור, יעילות גבוהה, EMC (תאימות אלקטרומגנטית) וכו'. בשנים האחרונות ניתנה יותר ויותר תשומת לב לאמצעי הנגד התרמיים של רכיבי מוליכים למחצה. עיצוב תרמי של רכיבי מוליכים למחצה הפך לנושא חדש. מאז"חם" כרוך בביצועים, אמינות ובטיחות של רכיבים וציוד, זה תמיד היה אחד מפרויקטי המחקר החשובים. בשנים האחרונות השתנו הדרישות לציוד אלקטרוני, ולכן יש צורך לבחון מחדש - את שיטות העבר.

ב-& quot;עיצוב תרמי של רכיבי מוליכים למחצה בציוד אלקטרוני", באופן עקרוני, נדון בנושאים הקשורים לתכנון תרמי בהנחה של מוצרי מוליכים למחצה כגון ICs וטרנזיסטורים המשמשים בציוד אלקטרוני.

רכיבי מוליכים למחצה מציינים את טמפרטורת השבב בתוך החבילה, כלומר, הדירוג המרבי המוחלט של Tjmax של טמפרטורת הצומת (המשותף). בעת התכנון, יש צורך לבצע מחקר על ייצור חום וטמפרטורת הסביבה כדי להבטיח שטמפרטורת הצומת של המוצר לא תעלה על Tjmax. לכן, יבוצעו חישובים תרמיים על כל רכיבי המוליכים למחצה שישמשו כדי לאשר אם חריגה מ- Tjmax. אם ניתן לחרוג מ-Tjmax, נקוט באמצעים להפחתת אובדן או פיזור חום כדי לשמור על Tjmax בטווח הערכים המרבי. בקיצור, זה עיצוב תרמי.

כמובן, לא רק מוצרי מוליכים למחצה משמשים בציוד אלקטרוני, אלא גם רכיבים שונים כמו קבלים, נגדים ומנועים, ולכל רכיב יש דירוגים מקסימליים מוחלטים הקשורים לטמפרטורה ולצריכת חשמל. לכן, בתכנון בפועל, הרכב כל חלקי הציוד לא יעלו על הטמפרטורה המקסימלית - דירוגים הקשורים.

הצורך בתכנון תרמי טוב בשלב התכנון

אם התכנון התרמי לא מבוצע בקפידה בשלב התכנון וננקטים אמצעים מתאימים, עלולות להתגלות בעיות הנגרמות מחום בשלב הייצור הניסיון או אפילו כאשר המוצר יוכנס לייצור המוני.

למרות שהבעיה אינה מוגבלת רק לחום, ככל שמתקרבים יותר לשלב הייצור ההמוני, ככל שייקח יותר זמן לנקוט באמצעי נגד, כך עולה העלות, ואף עיכובים באספקת המוצר, מה שמוביל לבעיה הגדולה של החמצת הזדמנויות עסקיות. התרחיש הגרוע ביותר של - הוא שהבעיה מתרחשת רק בשוק, מה שמוביל להחזרות ובעיות אשראי. למרות שאנו לא מוכנים לדמיין את הבעיות הנגרמות מחום, סביר מאוד שטיפול לא נכון בחום יגרום לעשן, שריפה ואפילו שריפות ובעיות בטיחות אישיות אחרות. לכן, עיצוב תרמי הוא ביסודו מאוד חשוב. לכן, יש צורך לעשות עבודה טובה של עיצוב תרמי מההתחלה.

עיצוב תרמי הופך חשוב יותר ויותר

בשנים האחרונות, עבור מכשירים אלקטרוניים, הדרישות למזעור וביצועים גבוהים הפכו לטבעיות, וכך קודמו אינטגרציה נוספת. באופן ספציפי, מספר הרכיבים גדול יותר, צפיפות ההרכבה על המעגל גבוהה יותר, וגודל הדיור קטן יותר. התוצאה היא עלייה משמעותית בצפיפות ייצור החום.

הדבר הראשון שצריך להבין הוא שעם השינויים במגמות הפיתוח הטכנולוגי, העיצוב התרמי נעשה מחמיר מתמיד. כפי שהוזכר לעיל, ציוד לא רק דורש יותר ויותר"מזעור" ו-& quot;ביצועים גבוהים" של רכיבים, אבל גם דורש"גמישות עיצובית" מעולה, כך שאמצעי נגד תרמיים (אמצעי פיזור חום) הפכו לבעיה גדולה. מכיוון שתכנון תרמי מסייע לשפר את אמינות הציוד, הבטיחות והפחתת העלויות הכוללות, הוא נהיה חשוב יותר ויותר.