Projeto térmico de componentes semicondutores em equipamentos eletrônicos

O que é design térmico?

Na concepção de equipamentos eletrônicos, sempre foi necessário resolver os problemas de miniaturização, alta eficiência, EMC (compatibilidade eletromagnética), etc. Nos últimos anos, as contramedidas térmicas dos componentes semicondutores têm sido cada vez mais atentas, e o design térmico dos componentes do semicondutor tornou-se um novo Assunto. Como "quente" envolve o desempenho, confiabilidade e segurança de componentes e equipamentos, sempre foi um dos importantes projetos de pesquisa. Nos últimos anos, os requisitos para equipamentos eletrônicos mudaram, por isso é necessário reexaminar os métodos passados.

Em "Projeto Térmico de Componentes Semicondutores em Equipamentos Eletrônicos", em princípio, discutiremos temas relacionados ao design térmico na premissa de produtos semicondutores como ICs e transistores utilizados em equipamentos eletrônicos.

Os componentes do semicondutor especificam a temperatura do chip dentro do pacote, ou seja, a classificação máxima absoluta Tjmax da temperatura de junção (articulação). Ao projetar, é necessário realizar pesquisas sobre geração de calor e temperatura ambiente para garantir que a temperatura de junção do produto não exceda o Tjmax. Portanto, serão realizados cálculos térmicos em todos os componentes do semicondutor a serem usados para confirmar se o Tjmax é excedido. Se for possível exceder o Tjmax, tome medidas para reduzir a perda ou a dissipação de calor para manter o Tjmax dentro da faixa de valor nominal máxima. Em suma, este é o design térmico.

Claro, não só os produtos semicondutores são usados em equipamentos eletrônicos, mas também vários componentes, como capacitores, resistores e motores, e cada componente tem classificações máximas absolutas relacionadas à temperatura e consumo de energia. Portanto, no design real, a composição Todas as partes do equipamento não devem exceder as classificações máximas relacionadas à temperatura.

A necessidade de um bom design térmico na fase de projeto

Se o design térmico não for cuidadosamente realizado na fase de projeto e medidas correspondentes forem tomadas, problemas causados pelo calor podem ser descobertos na fase de produção de ensaio ou mesmo quando o produto é colocado em produção em massa.

Embora o problema não se limite ao calor, quanto mais perto da fase de produção em massa, mais tempo leva para tomar contramedidas, maior o custo e até mesmo atrasos na entrega de produtos, levando ao grande problema de falta de oportunidades de negócios. O pior cenário é que o problema só ocorre no mercado, levando a recalls e problemas de crédito.  Embora não estejamos dispostos a imaginar os problemas causados pelo calor, é muito provável que o tratamento térmico inadequado cause fumaça, fogo e até incêndios e outros problemas de segurança pessoal. Portanto, o design térmico é fundamentalmente muito importante. Portanto, é necessário fazer um bom trabalho de design térmico desde o início.

O design térmico está se tornando cada vez mais importante

Nos últimos anos, para dispositivos eletrônicos, os requisitos para miniaturização e alto desempenho tornaram-se naturais, e assim mais integração tem sido promovida. Especificamente falando, o número de componentes é maior, a densidade de montagem na placa de circuito é maior, e o tamanho da carcaça é menor. O resultado é um aumento significativo na densidade de geração de calor.

A primeira coisa a perceber é que, com as mudanças nas tendências de desenvolvimento tecnológico, o design térmico tornou-se mais rigoroso do que nunca. Como mencionado acima, os equipamentos não só exigem cada vez mais "miniaturização" e "alto desempenho" dos componentes, mas também exigem excelente "flexibilidade de design", de modo que as contramedidas térmicas (medidas de dissipação de calor) tornaram-se um grande problema. Como o design térmico ajuda a melhorar a confiabilidade do equipamento, a segurança e reduzir os custos gerais, ele está se tornando cada vez mais importante.