Como escolher um dissipador de calor?

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a dissipação de energia dos componentes microeletrônicos está aumentando e o tamanho da embalagem está cada vez menor. Portanto, o gerenciamento térmico está se tornando cada vez mais importante no design de produtos eletrônicos.

A confiabilidade e a vida útil do equipamento eletrônico são inversamente proporcionais à temperatura de operação. Do ponto de vista da confiabilidade e da temperatura operacional de um dispositivo semicondutor de silício típico, reduzir a temperatura operacional aumentará a confiabilidade e a vida útil do dispositivo de forma exponencial. Portanto, controlar eficazmente a temperatura de trabalho do equipamento dentro do limite é a garantia de seu funcionamento estável a longo prazo.

O dissipador de calor é um dispositivo que aumenta a transferência de calor da extremidade quente para a extremidade fria. Geralmente, a extremidade quente é a parte superior do dispositivo que gera calor, e a extremidade fria é o ar do ambiente como meio de dissipação de calor. A discussão a seguir assume que o ar é o meio de resfriamento. Na maioria dos casos, a transferência de calor da superfície sólida para o ar é o elo menos eficiente em todo o sistema de transferência de calor, e a superfície de contato gás-sólido também é o local com maior resistência térmica. O dissipador de calor reduz a resistência térmica da superfície de contato de vapor sólido, aumentando a área de contato com o meio de resfriamento, o que permite que o dispositivo transfira mais calor ou abaixe a temperatura de operação do dispositivo sob o mesmo aumento de temperatura. O principal objetivo do uso do dissipador de calor é fazer com que a temperatura de operação do dispositivo seja inferior ao indicador definido pelo fabricante.

Ciclo térmico (a tradução literal é este título, mas na verdade é o método de rede de resistência térmica que costumamos dizer, ou o método de rede térmica / método de rede elétrica, doravante referido como o método de rede de resistência térmica) Antes de discutir como escolher um dissipador de calor, para que os leitores que não estão familiarizados com a condução de calor entendam rapidamente o tópico da discussão, primeiro explique a terminologia envolvida na discussão a seguir e o método de estabelecer uma rede de resistência térmica. As definições de símbolos e termos são as seguintes:

Q: A potência total ou taxa de geração de calor (deve ser traduzida como potência dissipada), a unidade W, representa a taxa de calor gerado por componentes eletrônicos durante a operação. Para selecionar um dissipador de calor adequado, geralmente é usado o valor máximo da potência dissipada.

Tj: Temperatura de junção (geralmente deve se referir à temperatura de junção, e a descrição no texto original é a temperatura máxima de junção para o dispositivo funcionar de forma estável), em ° C.

A temperatura de junção máxima permitida varia de 115 ° C para componentes microeletrônicos comuns a 180 ° C para alguns dispositivos especiais de controle de temperatura. Nas forças armadas e em algumas ocasiões especiais, os componentes com temperatura operacional de 65 ° C a 80 ° C raramente são usados. (O texto original não indica a temperatura de operação, para não causar confusão, a tradução foi especialmente revisada).

Tc: A temperatura da caixa do dispositivo, em ° C.

Como a temperatura da caixa está relacionada ao ponto de teste selecionado no invólucro da embalagem (a temperatura da superfície da embalagem do componente eletrônico não é uniforme), isso geralmente se refere ao ponto de temperatura mais alto no invólucro da embalagem.

Ts: A temperatura do dissipador de calor, em ° C.

Isso se refere ao ponto de temperatura mais alto em que o dissipador de calor está próximo ao dispositivo (a superfície do invólucro da embalagem).

Ta: Temperatura ambiente, em ° C.

Através da relação entre a diferença de temperatura (o texto original é a temperatura) e a velocidade de transferência de calor (o texto original é a velocidade de dissipação de calor), a eficiência da transferência de calor entre duas posições de uma estrutura térmica pode ser quantitativamente expressa pelo resistência térmica R. A definição de resistência R é a seguinte:

R=ΔT / Q Onde ΔT é a diferença de temperatura entre as duas posições. A unidade de resistência térmica é ° C / W, que representa a diferença de temperatura quando uma taxa unitária de calor é transferida. A definição de resistência térmica é um tanto semelhante à resistência Re definida pela lei de Ohm' s Re=ΔV / I. Onde ΔV é a diferença de potencial e I é a corrente.